JP7693583B2 - Rare earth magnet and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、希土類磁石の製造方法に関する。本開示は、特に、Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える希土類磁石の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing a rare earth magnet. In particular, the present disclosure relates to a method for producing a rare earth magnet that contains Sm, Fe, and N and has a magnetic phase at least a portion of which has either a Th 2 Zn 17 type or a Th 2 Ni 17 type crystal structure.
高性能希土類磁石としては、Sm-Co系希土類磁石及びNd-Fe-B系希土類磁石が実用化されているが、近年、これら以外の希土類磁石が検討されている。 High-performance rare earth magnets that have been put to practical use include Sm-Co rare earth magnets and Nd-Fe-B rare earth magnets, but in recent years, other rare earth magnets have been considered.
例えば、Sm、Fe、及びNを含有する希土類磁石(以下、「Sm-Fe-N系希土類磁石」ということがある。)が検討されている。Sm-Fe-N系希土類磁石は、例えば、Sm、Fe、及びNを含有する磁性粉末(以下、「SmFeN粉末」ということがある。)を用いて製造される。 For example, rare earth magnets containing Sm, Fe, and N (hereinafter sometimes referred to as "Sm-Fe-N rare earth magnets") are being considered. Sm-Fe-N rare earth magnets are manufactured using, for example, magnetic powder containing Sm, Fe, and N (hereinafter sometimes referred to as "SmFeN powder").
SmFeN粉末は、Th2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える。この磁性相は、Sm-Fe結晶にNが侵入型で固溶していると考えられている。そのため、SmFeN粉末は、熱によってNが乖離して分解され易い。このことから、Sm-Fe-N系希土類磁石は、SmFeN粉末を樹脂及び/又はゴム等を用いて成形して製造されることが多い。 SmFeN powder has a magnetic phase having either a Th 2 Zn 17 type or a Th 2 Ni 17 type crystal structure. This magnetic phase is thought to be a solid solution of N interstitially dissolved in Sm-Fe crystals. Therefore, SmFeN powder is easily decomposed by N being dissociated by heat. For this reason, Sm-Fe-N rare earth magnets are often manufactured by molding SmFeN powder with resin and/or rubber.
それ以外のSm-Fe-N系希土類磁石の製造方法としては、例えば、特許文献1に開示されている製造方法が挙げられる。この製造方法は、SmFeN粉末と金属亜鉛を含有する粉末(以下、「金属亜鉛粉末」ということがある。)を混合し、その混合粉末を磁場中で成形し、その磁場成形体を焼結(液相焼結を含む)する。
Other methods for manufacturing Sm-Fe-N rare earth magnets include, for example, the method disclosed in
また、SmFeN粉末の製造方法は、例えば、特許文献2及び3に開示されている。 In addition, methods for producing SmFeN powder are disclosed, for example, in Patent Documents 2 and 3.
磁場成形体の焼結方法には、大別して、無加圧焼結法と加圧焼結法がある。いずれの焼結法においても、磁場成形体を焼結することによって、高密度の希土類磁石(焼結体)が得られる。無加圧焼結法においては、焼結中の磁場成形体に圧力を付与しないため、高密度の焼結体を得るには、900℃以上の高温で6時間以上の長時間にわたり磁場成形体を焼結することが一般的である。一方、加圧焼結法においては、焼結中の磁場成形体に圧力を付与するため、600~800℃の低温でも0.1~5時間の短時間で磁場成形体を焼結しても、高密度の焼結体を得られることが一般的である。 Methods for sintering magnetically compacted bodies can be broadly divided into pressureless sintering and pressure sintering. In either sintering method, a high-density rare earth magnet (sintered body) is obtained by sintering the magnetically compacted body. In the pressureless sintering method, no pressure is applied to the magnetically compacted body during sintering, so to obtain a high-density sintered body, it is common to sinter the magnetically compacted body at a high temperature of 900°C or more for a long period of time of 6 hours or more. On the other hand, in the pressure sintering method, pressure is applied to the magnetically compacted body during sintering, so it is common to obtain a high-density sintered body even if the magnetically compacted body is sintered at a low temperature of 600-800°C for a short period of time of 0.1-5 hours.
SmFeN粉末と金属亜鉛粉末の混合粉末の磁場成形体を焼結する場合、SmFeN粉末の熱による分解を避けるため、加圧焼結を採用するが、通常の加圧焼結の焼結温度よりもさらに低温かつ短時間で焼結する。このような低温かつ短時間でも焼結が可能であるのは、焼結時に金属亜鉛粉末中の亜鉛成分が磁性粉末の表面に拡散して、焼結(固化)するためである。このように、磁場成形体中の金属亜鉛粉末は、バインダとしての機能を有する。また、磁場成形体中の金属亜鉛粉末は、SmFeN粉末、特にSmFeN粉末粒子表面のαFe相を改質し、そして、SmFeN粉末中の酸素を吸収して保磁力を向上させる、改質材としての機能も有する。以下、Sm-Fe-N系希土類磁石の製造時に用いられ、バインダとしての機能と、改質材としての機能の両方を有する粉末を、単に、「改質材粉末」ということがある。 When sintering a magnetic compact of a mixture of SmFeN powder and metal zinc powder, pressure sintering is used to avoid thermal decomposition of the SmFeN powder, but the sintering temperature is lower and shorter than the sintering temperature of normal pressure sintering. Sintering is possible at such a low temperature and in such a short time because the zinc component in the metal zinc powder diffuses to the surface of the magnetic powder during sintering and sinters (solidifies). In this way, the metal zinc powder in the magnetic compact functions as a binder. In addition, the metal zinc powder in the magnetic compact also functions as a modifier, modifying the SmFeN powder, especially the αFe phase on the surface of the SmFeN powder particles, and absorbing oxygen in the SmFeN powder to improve the coercive force. Hereinafter, the powder used in the manufacture of Sm-Fe-N rare earth magnets and having both the functions of a binder and a modifier may be simply referred to as "modifier powder".
磁性粉末を樹脂及び/又はゴム等を用いて成形する場合、及び、磁性粉末と改質材粉末の混合粉末を加圧焼結する場合のいずれも、磁化に寄与しない樹脂、及び改質材の含有割合の分だけ成形体(希土類磁石)の磁化が低下する。一方、磁性粉末を樹脂及び/又はゴム等を用いて成形する場合と比較して、磁性粉末と改質材粉末の混合粉末を加圧焼結する場合には、一般的に、高密度の成形体(希土類磁石)が得られ、その結果、高い磁化を得易い。しかし、磁性粉末がSmFeN粉末である場合、磁性粉末と改質材粉末の混合粉末を加圧焼結しても、改質材の含有割合から予測されるよりも磁化が低下し、所望の磁化が得られないことがあった。 In both cases where the magnetic powder is molded using resin and/or rubber, etc., and where a mixed powder of the magnetic powder and modifier powder is pressure sintered, the magnetization of the molded body (rare earth magnet) decreases by the amount of the resin and modifier content that do not contribute to magnetization. On the other hand, compared to molding the magnetic powder using resin and/or rubber, etc., when a mixed powder of the magnetic powder and modifier powder is pressure sintered, a molded body (rare earth magnet) with high density is generally obtained, and as a result, it is easier to obtain high magnetization. However, when the magnetic powder is SmFeN powder, even if a mixed powder of the magnetic powder and modifier powder is pressure sintered, the magnetization is lower than predicted from the content ratio of the modifier, and the desired magnetization may not be obtained.
これらのことから、従来よりも磁化を一層向上することができる、Sm-Fe-N系希土類磁石の製造方法が望まれている、という課題を、本発明者らは見出した。 Based on these findings, the inventors have discovered that there is a need for a method for producing Sm-Fe-N rare earth magnets that can further improve magnetization compared to conventional methods.
本開示は、上記課題を解決するためになされたものである。すなわち、本開示は、従来よりも磁化を一層向上することができる、Sm-Fe-N系希土類磁石の製造方法を提供することを目的とする。 This disclosure has been made to solve the above problems. In other words, the purpose of this disclosure is to provide a method for producing Sm-Fe-N rare earth magnets that can further improve magnetization compared to conventional methods.
本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ね、本開示の希土類磁石の製造方法を完成させた。本開示の希土類磁石の製造方法は、次の態様を含む。
〈1〉Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える磁性粉末を準備すること、
金属亜鉛及び亜鉛合金の少なくともいずれかを含有する改質材粉末を準備すること、
前記磁性粉末と前記改質材粉末を混合して、混合粉末を得ること、
前記混合粉末を磁場中で圧縮成形して、磁場成形体を得ること、及び
前記磁場成形体を加圧焼結して、焼結体を得ること、
を含み、
前記磁性粉末が、第一粒子群及び第二粒子群を含み、
前記第一粒子群の粒度分布D50が、d1μmで表され、かつ、前記第二粒子群の粒度分布D50が、d2μmで表され、
前記d1及び前記d2が、0.350≦d2/d1≦0.500の関係を満足し、かつ、
前記第一粒子群の総体積と前記第二粒子群の総体積との比(前記第一粒子群の総体積:前記第二粒子群の総体積)が、9:1~4:1の範囲である、
希土類磁石の製造方法。
〈2〉前記d1が3.0~3.7μmであり、かつ、前記d2が1.4~1.8μmである、〈1〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈3〉前記改質材粉末のD50が、0.1~12.0μmであり、前記改質材粉末中の亜鉛成分の含有割合が、前記混合粉末に対して1~30質量%である、〈1〉又は〈2〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈4〉前記混合粉末を、10~1500MPaの圧力で圧縮成形する、〈1〉~〈3〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈5〉前記磁場成形体を、100~2000MPaの圧力及び300~430℃の温度で、1~30分にわたり加圧焼結する、〈1〉~〈4〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈6〉前記加圧焼結前に、予め、前記第二粒子群の粒子表面に、改質抑制被膜を形成すること、及び、
前記焼結体を熱処理して、前記第一粒子群の粒子表面の改質を進行させること、
をさらに含む、〈1〉~〈5〉項のいずれか一項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈7〉前記改質抑制被膜が、リン酸を含有する、〈6〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈8〉前記焼結体を、350~410℃で熱処理する、〈6〉又は〈7〉項に記載の希土類磁石の製造方法。
〈9〉Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える磁性粉末、及び
亜鉛成分を含有する、焼結体の希土類磁石であって、
前記磁性粉末が、第一粒子群及び第二粒子群を含み、
前記第一粒子群の粒度分布D50が、d1μmで表され、かつ、前記第二粒子群の粒度分布D50が、d2μmで表され、
前記d1及び前記d2が、0.350≦d2/d1≦0.500の関係を満足し、かつ、 前記第一粒子群の総体積と前記第二粒子群の総体積との比(前記第一粒子群の総体積:前記第二粒子群の総体積)が、9:1~4:1の範囲である、
希土類磁石。
The present inventors have conducted intensive research to achieve the above object, and have completed the method for producing a rare earth magnet according to the present disclosure. The method for producing a rare earth magnet according to the present disclosure includes the following aspects.
<1> A magnetic powder containing Sm, Fe, and N and having a magnetic phase at least a part of which has a crystal structure of either Th 2 Zn 17 type or Th 2 Ni 17 type is prepared;
Preparing a modifier powder containing at least one of metallic zinc and a zinc alloy;
mixing the magnetic powder and the modifier powder to obtain a mixed powder;
Compressing and molding the mixed powder in a magnetic field to obtain a magnetically molded body; and pressure-sintering the magnetically molded body to obtain a sintered body.
Including,
the magnetic powder includes a first particle group and a second particle group,
The particle size distribution D50 of the first particle group is expressed in terms of d1 μm, and the particle size distribution D50 of the second particle group is expressed in terms of d2 μm;
The d1 and d2 satisfy the relationship of 0.350≦ d2 / d1 ≦0.500, and
the ratio of the total volume of the first particle group to the total volume of the second particle group (total volume of the first particle group:total volume of the second particle group) is in the range of 9:1 to 4:1;
A method for manufacturing rare earth magnets.
<2> The method for producing a rare earth magnet according to item <1>, wherein d1 is 3.0 to 3.7 μm and d2 is 1.4 to 1.8 μm.
<3> The method for producing a rare earth magnet according to <1> or <2>, wherein the modifier powder has a D50 of 0.1 to 12.0 μm, and the content of zinc in the modifier powder is 1 to 30 mass% with respect to the mixed powder.
<4> The method for producing a rare earth magnet according to any one of <1> to <3>, wherein the mixed powder is compression-molded at a pressure of 10 to 1500 MPa.
<5> The method for producing a rare earth magnet according to any one of <1> to <4>, wherein the magnetic compact is pressure-sintered at a pressure of 100 to 2000 MPa and a temperature of 300 to 430°C for 1 to 30 minutes.
<6> forming a modification-suppressing coating on the particle surfaces of the second particle group before the pressure sintering; and
heat-treating the sintered body to promote modification of the particle surfaces of the first particle group;
The method for producing a rare earth magnet according to any one of items <1> to <5>, further comprising:
<7> The method for producing a rare earth magnet according to <6>, wherein the modification-suppressing coating contains phosphoric acid.
<8> The method for producing a rare earth magnet according to <6> or <7>, wherein the sintered body is heat-treated at 350 to 410° C.
<9> A sintered rare earth magnet comprising: a magnetic powder containing Sm, Fe, and N, at least a portion of which has a magnetic phase having a crystal structure of either Th2Zn17 type or Th2Ni17 type ; and a zinc component,
the magnetic powder includes a first particle group and a second particle group,
The particle size distribution D50 of the first particle group is expressed in terms of d1 μm, and the particle size distribution D50 of the second particle group is expressed in terms of d2 μm;
the d1 and the d2 satisfy the relationship of 0.350≦ d2 / d1 ≦0.500, and the ratio of the total volume of the first particle group to the total volume of the second particle group (the total volume of the first particle group: the total volume of the second particle group) is in the range of 9:1 to 4:1.
Rare earth magnets.
本開示の製造方法によれば、第一粒子群の粒径に対する第二粒子の粒径の比と、第一粒子群の総体積と第二粒子群の総体積との比を、所定の範囲にすることで、焼結体(希土類磁石)の密度を向上することができる。その結果、従来よりも磁化を一層向上可能な、希土類磁石の製造方法を提供することができる。 According to the manufacturing method disclosed herein, the density of the sintered body (rare earth magnet) can be improved by setting the ratio of the particle size of the second particles to the particle size of the first particle group and the ratio of the total volume of the first particle group to the total volume of the second particle group within a predetermined range. As a result, it is possible to provide a manufacturing method for a rare earth magnet that can further improve magnetization compared to conventional methods.
以下、本開示の希土類磁石の製造方法(以下、単に「本開示の製造方法」ということがある。)の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本開示の製造方法を限定するものではない。 Below, an embodiment of the manufacturing method for rare earth magnets disclosed herein (hereinafter, sometimes simply referred to as the "manufacturing method of the present disclosure") will be described in detail. Note that the embodiment described below does not limit the manufacturing method of the present disclosure.
理論に拘束されないが、本開示の製造方法によって、従来よりも磁化が一層向上した希土類磁石を得られる理由について、従来の希土類磁石の製造方法(以下、単に「従来の製造方法」ということがある。)と比較しながら、図面を用いて説明する。 Without being bound by theory, the reason why the manufacturing method disclosed herein can produce rare earth magnets with improved magnetization compared to conventional methods will be explained using drawings and in comparison with conventional methods for manufacturing rare earth magnets (hereinafter sometimes simply referred to as "conventional manufacturing methods").
図1は、本開示の製造方法で得た希土類磁石の組織の一例を示す模式図である。図2は、従来の製造方法で得た希土類磁石の組織の一例を示す模式図である。図3は、従来の製造方法で得た希土類磁石の組織の別の例を示す模式図である。図4は、従来の製造方法で得た希土類磁石の組織のさらに別の例を示す模式図である。なお、図1~図4中の矢印は、磁気の配向方向を示す。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example of the structure of a rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure. Figure 2 is a schematic diagram showing an example of the structure of a rare earth magnet obtained by a conventional manufacturing method. Figure 3 is a schematic diagram showing another example of the structure of a rare earth magnet obtained by a conventional manufacturing method. Figure 4 is a schematic diagram showing yet another example of the structure of a rare earth magnet obtained by a conventional manufacturing method. Note that the arrows in Figures 1 to 4 indicate the direction of magnetic orientation.
図1に示したように、本開示の製造方法で得た希土類磁石100は、SmFeN粉末粒子10が改質材20で結合されている。これは、上述したように、改質材20は、バインダとしての機能を有しているからである。そして、SmFeN粉末粒子10の表面は、改質相30で被覆されている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示したように、本開示の製造方法で得た希土類磁石100においては、SmFeN粉末粒子10は、大粒径を有する第一粒子群11と、小粒径を有する第二粒子群12を含む。第一粒子群11の各粒子の間に、第二粒子群12の各粒子が存在することによって、希土類磁石100の密度を高めることができ、その結果、磁化が向上する。例えば、図2に示したように、従来の製造方法で得た希土類磁石200の一例においては、SmFeN粉末粒子10が、実質的に第一粒子群11のみであるため、希土類磁石200の密度を高めることができず、その結果、磁化が向上しない。
As shown in FIG. 1, in the
また、図1に示したように、本開示の製造方法で得た希土類磁石100の密度を高めることができるのは、第一粒子群11の粒径に対する第二粒子群12の粒径の比が、所定の範囲である場合である。例えば、図3に示したように、従来の製造方法で得た希土類磁石200の別の例においては、第一粒子群11の粒径に対する第二粒子群12の粒径の比が大き過ぎることから、第一粒子群11の各粒子の間隔は離れてしまう。そのため、従来の製造方法で得た希土類磁石200では、その密度を高めることができず、その結果、磁化が向上しない。
Also, as shown in FIG. 1, the density of the
また、本開示の製造方法で得た希土類磁石100の密度を高めるためには、第一粒子群11の粒径に対する第二粒子群12の粒径の比が所定の範囲であるだけでなく、第一粒子群11の総体積と第二粒子群12の総体積との比が所定の範囲である必要がある。これは、第二粒子群12の粒子がある程度以上存在すると、図1に示したように、第一粒子群11の各粒子の間隙が充分に充填される一方で、第二粒子群12の粒子が過剰に存在すると、図4に示したように、第一粒子群11の各粒子の間隙が拡大してしまうためである。そして、その拡大によって、従来の製造方法で得た希土類磁石200の密度を高めることができず、その結果、磁化が向上しない。
In addition, in order to increase the density of the
また、第一粒子群11のような大粒径のSmFeN粉末粒子と比較して、第二粒子群12のような小粒径のSmFeN粉末粒子は、その粒子残留磁化σrが小さい。これは、粒子表面は結晶構造が劣化しており、大粒径粒子と比較して、小粒径粒子は比表面積が大きいことから、第二粒子群12のような小粒径粒子は、その粒子残留磁化σrが劣化し易いためである。このような第二粒子群12が過剰に存在すると、希土類磁石全体の磁化の低下につながる。
Furthermore, compared to large SmFeN powder particles such as the
これらのことから、本開示の製造方法では、第二粒子群12の粒子が過剰に存在することを回避して、磁化の低下を回避する。
For these reasons, the manufacturing method disclosed herein avoids the presence of an excess of particles of the
理論に拘束されないが、上述したように、第一粒子群11及び第二粒子群12それぞれの粒子について、粒径の比と総体積の比の両方が、所定の範囲である必要があるのは、次のことに起因すると考えられる。Nd-Fe-B系希土類磁石の製造に用いる磁性粉末等と比較して、SmFeN粉末粒子の摩擦係数が非常に大きい。そのため、SmFeN粉末を成形するときに、その流動性が良好でなく、成形体(希土類磁石)の充填率を高め難いことに起因すると考えられる。なお、密度が高くなると、磁化が高まることは、残留磁化は、次式で表せることから理解できる。
残留磁化=飽和磁化×配向度×(密度/真密度)×磁性相率
Without being bound by theory, as described above, the reason why both the particle size ratio and the total volume ratio of the particles of the
Residual magnetization = saturation magnetization x degree of orientation x (density/true density) x magnetic phase ratio
これまで述べてきた知見等によって完成された、本開示の製造方法の構成要件を、次に説明する。 The constituent elements of the manufacturing method disclosed herein, which was completed based on the findings discussed above, are described below.
《製造方法》
本開示の製造方法は、磁性粉末準備工程、改質材粉末準備工程、混合工程、磁場成形工程、及び加圧焼結工程を含む。また、任意で、改質抑制被膜形成工程及び熱処理工程を含む。以下、各工程について説明する。
《Manufacturing method》
The manufacturing method of the present disclosure includes a magnetic powder preparation step, a modifier powder preparation step, a mixing step, a magnetic field compaction step, and a pressure sintering step. It also optionally includes a modification-suppressing film formation step and a heat treatment step. Each step will be described below.
〈磁性粉末準備工程〉
磁性粉末(SmFeN粉末)を準備する。本開示の製造方法に用いる磁性粉末(SmFeN粉末)は、Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備えていれば、特に制限はない。磁性相の結晶構造としては、前述の構造のほかに、TbCu7型の結晶構造を有する相等が挙げられる。なお、Smはサマリウム、Feは鉄、そして、Nは窒素である。また、Thはトリウム、Znは亜鉛、Niはニッケル、Tbはテルビウム、そして、Cuは銅である。
<Magnetic powder preparation process>
A magnetic powder (SmFeN powder) is prepared. The magnetic powder (SmFeN powder) used in the manufacturing method of the present disclosure is not particularly limited as long as it contains Sm, Fe, and N and has a magnetic phase having at least a part of a crystal structure of either Th 2 Zn 17 type or Th 2 Ni 17 type. In addition to the above-mentioned structure, the crystal structure of the magnetic phase may be a phase having a crystal structure of TbCu 7 type. Sm is samarium, Fe is iron, and N is nitrogen. Th is thorium, Zn is zinc, Ni is nickel, Tb is terbium, and Cu is copper.
SmFeN粉末中には、例えば、組成式(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相を含有してもよい。本開示の製造方法で得られる希土類磁石(以下、「成果物」ということがある。)は、SmFeN粉末中の磁性相に由来して、磁化を発現する。なお、i、j、及びhは、モル比である。 The SmFeN powder may contain a magnetic phase represented by the composition formula (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh . The rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure (hereinafter sometimes referred to as the "result") exhibits magnetization due to the magnetic phase in the SmFeN powder. Note that i, j, and h are molar ratios.
SmFeN粉末中の磁性相には、本開示の製造方法の効果及び成果物の磁気特性を阻害しない範囲で、Rを含有していてもよい。このような範囲は、上記組成式のiで表される。iは、例えば、0以上、0.10以上、又は0.20以上であってよく、0.50以下、0.40以下、又は0.30以下であってよい。Rは、Sm以外の希土類元素及びZrから選ばれる1種以上である。本明細書で、希土類元素とは、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、及びLuである。なお、Zrはジルコニウム、Scはスカンジウム、Yはイットリウム、Laはランタン、Ceはセリウム、Prはプラセオジム、Ndはネオジム、Pmはプロメチウム、Smはサマリウム、Euはユウロピウム、Gdはガドリニウム、Tbはテルビウム、Dyはジスプロシウム、Hoはホルミウム、Erはエルビウム、Tmはツリウム、Ybはイッテルビウム、そして、Luはルテチウムである。 The magnetic phase in the SmFeN powder may contain R within a range that does not impair the effects of the manufacturing method of the present disclosure and the magnetic properties of the product. Such a range is represented by i in the above composition formula. i may be, for example, 0 or more, 0.10 or more, or 0.20 or more, and may be 0.50 or less, 0.40 or less, or 0.30 or less. R is one or more selected from rare earth elements other than Sm and Zr. In this specification, rare earth elements are Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. In addition, Zr is zirconium, Sc is scandium, Y is yttrium, La is lanthanum, Ce is cerium, Pr is praseodymium, Nd is neodymium, Pm is promethium, Sm is samarium, Eu is europium, Gd is gadolinium, Tb is terbium, Dy is dysprosium, Ho is holmium, Er is erbium, Tm is thulium, Yb is ytterbium, and Lu is lutetium.
(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhについては、典型的には、Sm2(Fe(1-j)Coj)17NhのSmの位置にRが置換しているが、これに限られない。例えば、Sm2(Fe(1-j)Coj)17Nhに、侵入型でRの一部が配置されていてもよい。 In the case of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh , typically, R is substituted at the position of Sm in Sm2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh , but this is not limited thereto. For example, part of R may be interstitially disposed in Sm2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh .
SmFeN粉末中の磁性相には、本開示の製造方法の効果及び成果物の磁気特性を阻害しない範囲で、Coを含有してもよい。このような範囲は、上記組成式で、jで表される。jは、0以上、0.10以上、又は0.20以上であってよく、0.52以下、0.40以下、又は0.30以下であってよい。 The magnetic phase in the SmFeN powder may contain Co within a range that does not impair the effects of the manufacturing method of the present disclosure or the magnetic properties of the resulting product. Such a range is represented by j in the above composition formula. j may be 0 or more, 0.10 or more, or 0.20 or more, and may be 0.52 or less, 0.40 or less, or 0.30 or less.
(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhについては、典型的には、(Sm(1-i)Ri)2Fe17NhのFeの位置にCoが置換しているが、これに限られない。例えば、(Sm(1-i)Ri)2Fe17Nhに、侵入型でCoの一部が配置されていてもよい。 In the case of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe ( 1-j) Coj ) 17Nh , typically, Co is substituted at the Fe position of (Sm (1-i) Ri ) 2Fe17Nh , but this is not limited thereto. For example, part of Co may be disposed in an interstitial manner in (Sm (1-i) Ri ) 2Fe17Nh .
SmFeN粉末中の磁性相は、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17で表される結晶粒に、Nが侵入型で存在することによって、磁気特性の発現及び向上に寄与する。 The magnetic phase in the SmFeN powder has crystal grains represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 , and N exists in an interstitial form, which contributes to the development and improvement of magnetic properties.
(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhについては、hは1.5~4.5をとり得るが、典型的には、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3である。hは、1.8以上、2.0以上、又は2.5以上であってもよく、4.2以下、4.0以下、又は3.5以下であってもよい。(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nh全体に対する(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3の含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%がより一層好ましい。一方、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhのすべてが(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3でなくてもよい。(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nh全体に対する(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17N3の含有量は、98質量%以下、95質量%以下、又は92質量%以下であってよい。 With respect to (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) C0j ) 17Nh , h can be 1.5 to 4.5, but is typically (Sm ( 1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) C0j ) 17N3 . h may be 1.8 or more , 2.0 or more, or 2.5 or more, and may be 4.2 or less, 4.0 or less, or 3.5 or less. The content of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17N3 relative to the entire (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh is preferably 70 mass% or more, more preferably 80 mass% or more, and even more preferably 90 mass%. On the other hand, all of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh does not have to be (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17N3 . The content of (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17N3 relative to the entire (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh may be 98 mass% or less, 95 mass% or less, or 92 mass% or less.
SmFeN粉末は、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の他に、本開示の製造方法の効果及び成果物の磁気特性を実質的に阻害しない範囲で、酸素及びM1並びに不可避的不純物元素を含有してもよい。成果物の磁気特性を確保する観点からは、SmFeN粉末全体に対する、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の含有量は、80質量%以上、85質量%以上、又は90質量%以上であってよい。一方、SmFeN粉末全体に対して、(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の含有量を過度に高くしなくとも、実用上問題はない。したがって、その含有量は、97質量%以下、95質量%以下、又は93質量%以下であってよい。(Sm(1-i)Ri)2(Fe(1-j)Coj)17Nhで表される磁性相の残部が、酸素及びM1の含有量となる。また、酸素及びM1の一部は、侵入型及び/又は置換型で、磁性相に存在していてもよい。 In addition to the magnetic phase represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 N h , the SmFeN powder may contain oxygen, M 1 , and unavoidable impurity elements to the extent that the effect of the manufacturing method of the present disclosure and the magnetic properties of the product are not substantially impaired. From the viewpoint of ensuring the magnetic properties of the product, the content of the magnetic phase represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 N h relative to the entire SmFeN powder may be 80 mass% or more, 85 mass% or more, or 90 mass% or more. On the other hand, there is no practical problem even if the content of the magnetic phase represented by (Sm (1-i) R i ) 2 (Fe (1-j) Co j ) 17 N h relative to the entire SmFeN powder is not excessively high. Therefore, the content may be 97 mass % or less, 95 mass % or less, or 93 mass % or less. The remainder of the magnetic phase represented by (Sm (1-i) Ri ) 2 (Fe (1-j) Coj ) 17Nh is the content of oxygen and M1 . In addition, a part of oxygen and M1 may be present in the magnetic phase in the form of interstitial and/or substitutional type.
上述のM1としては、Ga、Ti、Cr、Zn、Mn、V、Mo、W、Si、Re、Cu、Al、Ca、B、Ni、及びCから選ばれる1種以上が挙げられる。不可避的不純物元素とは、原材料及び/又は磁性粉末を製造等するに際し、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。これらの元素は、置換型及び/又は侵入型で上述した磁性相に存在していてもよいし、上述した磁性相以外の相に存在していてもよい。あるいは、これらの相の粒界に存在していてもよい。なお、Gaはガリウム、Tiはチタン、Crはクロム、Znは亜鉛、Mnはマンガン、Vはバナジウム、Moはモリブデン、Wはタングステン、Siはシリコン、Reはレニウム、Cuは銅、Alはアルミニウム、Caはカルシウム、Bはホウ素、Niはニッケル、そして、Cは炭素である。 The above-mentioned M 1 may be one or more selected from Ga, Ti, Cr, Zn, Mn, V, Mo, W, Si, Re, Cu, Al, Ca, B, Ni, and C. An unavoidable impurity element refers to an impurity element whose inclusion cannot be avoided when manufacturing raw materials and/or magnetic powders, or whose avoidance would lead to a significant increase in manufacturing costs. These elements may be present in the above-mentioned magnetic phases in a substitutional and/or interstitial form, or in phases other than the above-mentioned magnetic phases. Alternatively, they may be present in the grain boundaries of these phases. Ga is gallium, Ti is titanium, Cr is chromium, Zn is zinc, Mn is manganese, V is vanadium, Mo is molybdenum, W is tungsten, Si is silicon, Re is rhenium, Cu is copper, Al is aluminum, Ca is calcium, B is boron, Ni is nickel, and C is carbon.
SmFeN粉末は、第一粒子群及び第二粒子群を含む。第一粒子群の粒子は大粒径を有しており、第二粒子群の粒子は小粒径を有している。第一粒子群及び第二粒子群それぞれの粒子の粒径は、粒度分布D50で代表することができる。第一粒子群の粒度分布D50はd1μmで表され、第二粒子群の粒度分布D50はd2μmで表される。そして、d1及びd2が、0.350≦d2/d1≦0.500の関係を満足する。前述の関係を満足することからd2<d1であること、すなわち、第一粒子群が大粒径を有しており、第二粒子群が小粒径を有していることは明らかである。 The SmFeN powder includes a first particle group and a second particle group. The particles of the first particle group have a large particle size, and the particles of the second particle group have a small particle size. The particle size of each of the first particle group and the second particle group can be represented by the particle size distribution D 50. The particle size distribution D 50 of the first particle group is represented by d 1 μm, and the particle size distribution D 50 of the second particle group is represented by d 2 μm. And, d 1 and d 2 satisfy the relationship of 0.350≦d 2 /d 1 ≦0.500. Since the above relationship is satisfied, it is clear that d 2 <d 1 , that is, the first particle group has a large particle size, and the second particle group has a small particle size.
d2/d1が、0.350以上、0.360以上、0.370以上、又は0.378以上、かつ、0.500以下、0.490以下、0.486以下、0.480以下、0.470以下、又は0.467以下であれば、第一粒子群の粒子間に、第二粒子群の粒子が有利に存在して、成形体(希土類磁石)の密度が高まり、その結果、磁化が向上する。 When d2 / d1 is 0.350 or more, 0.360 or more, 0.370 or more, or 0.378 or more and 0.500 or less, 0.490 or less, 0.486 or less, 0.480 or less, 0.470 or less, or 0.467 or less, the particles of the second particle group are advantageously present between the particles of the first particle group, increasing the density of the molded body (rare earth magnet) and, as a result, improving magnetization.
上述の関係を満足する限り、第一粒子群及び第二粒子群それぞれの粒子の粒径は、特に制限はないが、上述の関係を満足し易くするためには、d1及びd2それぞれが、単独で、次の範囲であることが好ましい。d1は、3.0μm以上、3.2μm以上、又は3.4μm以上であることが好ましく、3.7μm以下、3.6μm以下、又は3.5μm以下であってよい。d2は、1.4μm以上又は1.5μm以上が好ましく、1.8μm以下、1.7μm以下、又は1.6μm以下が好ましい。 As long as the above relationship is satisfied, the particle diameters of the first particle group and the second particle group are not particularly limited, but in order to easily satisfy the above relationship, it is preferable that d1 and d2 are each independently in the following ranges. d1 is preferably 3.0 μm or more, 3.2 μm or more, or 3.4 μm or more, and may be 3.7 μm or less, 3.6 μm or less, or 3.5 μm or less. d2 is preferably 1.4 μm or more or 1.5 μm or more, and preferably 1.8 μm or less, 1.7 μm or less, or 1.6 μm or less.
また、第一粒子群の総体積と第二粒子群の総体積との比、すなわち、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)は、9:1~4:1の範囲である必要がある。(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が9:1であるとは、例えば、SmFeN粉末の総体積に対して、第一粒子群の総体積が90%であり、第二粒子群の総体積が10%であることを意味する。また、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が4:1であるとは、例えば、SmFeN粉末の総体積に対して、第一粒子群の総体積が80%であり、第二粒子群の総体積が20%であることを意味する。 The ratio of the total volume of the first particle group to the total volume of the second particle group, i.e., (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group), must be in the range of 9:1 to 4:1. A ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) of 9:1 means, for example, that the total volume of the first particle group is 90% and the total volume of the second particle group is 10% of the total volume of the SmFeN powder. A ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) of 4:1 means, for example, that the total volume of the first particle group is 80% and the total volume of the second particle group is 20% of the total volume of the SmFeN powder.
(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が9:1であるか、第二粒子群の総体積がそれより多ければ、第一粒子群の各粒子の間に、第二粒子群の各粒子が有利に存在して、希土類磁石の密度が高まり、その結果、磁化が向上する。この観点からは、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)は、8.8:1.2以上又は8.6:1.4以上であることが好ましい。 If the ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) is 9:1 or the total volume of the second particle group is greater than this, the particles of the second particle group will be advantageously present between the particles of the first particle group, increasing the density of the rare earth magnet and, as a result, improving magnetization. From this perspective, it is preferable that the ratio of (total volume of the first particle group):(total volume of the second particle group) is 8.8:1.2 or more, or 8.6:1.4 or more.
第二粒子群の粒子が過剰に存在すると、第一粒子群の各粒子の間隙が、反って拡大する。これを回避するためには、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)が4:1であるか、第二粒子群の総体積がそれより少ない必要がある。また、第二粒子群のような小粒径のSmFeN粉末粒子は、その粒子の粒子残留磁化σrが小さいため、第二粒子群が過剰に存在すると、希土類磁石全体の磁化の低下につながる。このようなことから、第一粒子群の各粒子の間隔が拡大することを回避して、希土類磁石の密度の低下を抑制し、σrが小さい第二粒子群の数を少なくすることによって、希土類磁石の磁化が向上する。これらの観点からは、(第一粒子群の総体積):(第二粒子群の総体積)は、8.2:1.8以下又は8.4:1.6以下であることが好ましい。 If there is an excess of the second particle group, the gaps between the particles of the first particle group will be warped and enlarged. To avoid this, the ratio of (total volume of the first particle group): (total volume of the second particle group) must be 4:1 or the total volume of the second particle group must be less than that. In addition, small-sized SmFeN powder particles such as the second particle group have a small particle residual magnetization σr, so if there is an excess of the second particle group, the magnetization of the entire rare earth magnet will decrease. For this reason, by avoiding the expansion of the gaps between the particles of the first particle group, the decrease in density of the rare earth magnet is suppressed, and the magnetization of the rare earth magnet is improved by reducing the number of second particle groups with small σr. From these points of view, it is preferable that the ratio of (total volume of the first particle group): (total volume of the second particle group) is 8.2:1.8 or less or 8.4:1.6 or less.
第一粒子群及び第二粒子群を含む磁性粉末は、典型的には、後述する製造方法で得られたSmFeN粉末を、第一粒子群及び第二粒子群に分級した後、再度、混合する。分級及び混合方法に、特に制限はなく、周知の方法を用いてよい。分級方法としては、例えば、篩分級及び風力分級等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。混合方法としては、例えば、アジテータ式ミキサー及びV型混合器等を用いて混合する方法が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。 The magnetic powder containing the first particle group and the second particle group is typically prepared by classifying the SmFeN powder obtained by the manufacturing method described below into the first particle group and the second particle group, and then mixing them again. There are no particular limitations on the classification and mixing method, and any well-known method may be used. Examples of classification methods include sieve classification and air classification, and these may be combined. Examples of mixing methods include mixing using an agitator mixer and a V-type mixer, and these may be combined.
SmFeN粉末のD50は、SmFeN粉末の粒度分布から算出されるが、SmFeN粉末の粒度分布は、次のような方法で測定(調査)される。本明細書において、特に断りのない限り、SmFeN粉末の粒子の大きさ(粒径)に関する記載は、次の測定方法(調査方法)に基づくものとする。なお、D50は、メジアン径を意味する。 The D50 of the SmFeN powder is calculated from the particle size distribution of the SmFeN powder, which is measured (investigated) by the following method. In this specification, unless otherwise specified, descriptions regarding the particle size (particle size) of the SmFeN powder are based on the following measurement method (investigation method). Note that D50 means the median diameter.
SmFeN粉末を樹脂埋めした試料を準備し、その試料の表面を研磨して、光学顕微鏡で観察する。そして、光学顕微鏡像に直線を引き、直線がSmFeN粒子(明視野)で区切られる線分の長さを測定し、線分の長さの度数分布から、SmFeN粉末の粒度分布を求めた。この方法で求めた粒度分布は、交線法又は乾式レーザ回折・散乱法で求めた粒度分布にほぼ等しい。 A sample was prepared by embedding SmFeN powder in resin, and the surface of the sample was polished and observed under an optical microscope. A straight line was then drawn on the optical microscope image, and the length of the line segment where the line was separated by SmFeN particles (bright field) was measured, and the particle size distribution of the SmFeN powder was obtained from the frequency distribution of the line segment lengths. The particle size distribution obtained by this method is approximately equal to the particle size distribution obtained by the intersection method or the dry laser diffraction/scattering method.
SmFeN粉末には、製造上の都合等から、微粉粒子が存在するが、d1及びd2が上述の関係を満足する限り、SmFeN粉末中の1.0μm以下の粒径を有する磁性粒子(微粉粒子)の割合に、特に制限はない。SmFeN粉末中の1.0μm以下の粒径を有する磁性粒子(微粉粒子)の割合は、成形体(希土類磁石)の機械的強度を確保する観点から可能な限り低い方が好ましい。SmFeN粉末中の全磁性粒子数に対して、微粉粒子の割合は、10.0%以下、8.0%以下、6.0%以下、又は4.0%以下が好ましい。SmFeN粉末の製造上の都合の観点等から、微粉粒子は皆無でなくてもよく、微粉粒子の割合の下限が、1.0%、2.0%、又は3.0%であっても、実用上問題ない。 Although fine particles are present in the SmFeN powder for reasons of manufacturing convenience, etc., as long as d1 and d2 satisfy the above-mentioned relationship, there is no particular limitation on the ratio of magnetic particles (fine particles) having a particle size of 1.0 μm or less in the SmFeN powder. The ratio of magnetic particles (fine particles) having a particle size of 1.0 μm or less in the SmFeN powder is preferably as low as possible from the viewpoint of ensuring the mechanical strength of the compact (rare earth magnet). The ratio of fine particles to the total number of magnetic particles in the SmFeN powder is preferably 10.0% or less, 8.0% or less, 6.0% or less, or 4.0% or less. From the viewpoint of manufacturing convenience of the SmFeN powder, fine particles do not have to be completely absent, and there is no practical problem even if the lower limit of the ratio of fine particles is 1.0%, 2.0%, or 3.0%.
本開示の製造方法では、SmFeN粉末に、後述する改質材粉末を混合する。SmFeN粉末中の酸素は、改質材粉末中の金属亜鉛又は亜鉛合金粉末に吸収されることで、成形体の磁気特性、特に保磁力を向上させることができる。SmFeN粉末中の酸素の含有量は、製造工程中で、改質材粉末が、SmFeN粉末中の酸素を吸収する量を考慮して決定すればよい。SmFeN粉末の酸素含有量は、SmFeN粉末全体に対して、低い方が好ましい。SmFeN粉末の酸素含有量は、SmFeN粉末全体に対して、2.0質量%以下が好ましく、1.5質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がより一層好ましい。一方、SmFeN粉末中の酸素の含有量を極度に低減することは、製造コストの増大を招く。このことから、SmFeN粉末の酸素の含有量は、SmFeN粉末全体に対して、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.3質量%以上であってよい。 In the manufacturing method of the present disclosure, the modifier powder described below is mixed with the SmFeN powder. The oxygen in the SmFeN powder is absorbed by the metal zinc or zinc alloy powder in the modifier powder, thereby improving the magnetic properties of the compact, particularly the coercive force. The oxygen content in the SmFeN powder may be determined in consideration of the amount of oxygen absorbed by the modifier powder in the manufacturing process. The oxygen content of the SmFeN powder is preferably low relative to the entire SmFeN powder. The oxygen content of the SmFeN powder is preferably 2.0 mass% or less, more preferably 1.5 mass% or less, and even more preferably 1.0 mass% or less relative to the entire SmFeN powder. On the other hand, extremely reducing the oxygen content in the SmFeN powder leads to an increase in manufacturing costs. For this reason, the oxygen content of the SmFeN powder may be 0.1 mass% or more, 0.2 mass% or more, or 0.3 mass% or more, based on the entire SmFeN powder.
SmFeN粉末は、これまで説明してきたことを満足すれば、その製造方法に特に制限はなく、市販品を用いてもよい。SmFeN粉末の製造方法としては、例えば、サマリウム酸化物及び鉄粉から還元拡散法でSm-Fe粉末を製造し、窒素と水素の混合ガス、窒素ガス、及びアンモニアガス等の雰囲気中で600℃以下の加熱処理をして、Sm-Fe-N粉末を得る方法等が挙げられる。あるいは、例えば、溶解法でSm-Fe合金を製造し、その合金を粗粉砕して得た粗粉砕粒を窒化し、それを所望の粒径になるまで、さらに粉砕する方法等が挙げられる。粉砕には、例えば、乾式ジェットミル、乾式ボールミル、湿式ボールミル、又は湿式ビーズミル等を用いることができる。これらを組み合わせて用いてもよい。 As long as the above-described conditions are satisfied, there is no particular restriction on the method of producing the SmFeN powder, and a commercially available product may be used. Examples of methods for producing SmFeN powder include a method in which Sm-Fe powder is produced from samarium oxide and iron powder by a reduction diffusion method, and then heat-treated at 600°C or less in an atmosphere of a mixed gas of nitrogen and hydrogen, nitrogen gas, ammonia gas, or the like to obtain Sm-Fe-N powder. Alternatively, examples include a method in which an Sm-Fe alloy is produced by a melting method, the alloy is coarsely crushed to obtain coarsely crushed particles, which are then nitrided and further crushed to the desired particle size. For example, a dry jet mill, a dry ball mill, a wet ball mill, or a wet bead mill can be used for the crushing. These may also be used in combination.
SmFeN粉末は、前述の製造方法の他に、例えば、SmとFeを含む酸化物を、還元性ガス含有雰囲気下で熱処理することにより、部分酸化物を得る前処理工程、前記部分酸化物を、還元剤の存在下で熱処理することにより、合金粒子を得る還元工程、及び、前記合金粒子を窒素又はアンモニア含有雰囲気下、400℃以上470℃以下の第一温度で熱処理した後、480℃以上610℃以下の第二温度で熱処理して窒化物を得る窒化工程を含む製造方法により得られる。特に粒子径の大きい合金粒子、例えばLaを含む合金粒子では、窒化が酸化物粒子の内部にまで充分に進行しないことがあるが、二段階の温度で窒化すると、酸化物粒子の内部も充分に窒化され、粒度分布が狭く、高残留磁化の異方性のSmFeN粉末を得ることができる。 In addition to the above-mentioned manufacturing method, SmFeN powder can be obtained by a manufacturing method including a pretreatment step of heat-treating an oxide containing Sm and Fe in a reducing gas-containing atmosphere to obtain a partial oxide, a reduction step of heat-treating the partial oxide in the presence of a reducing agent to obtain alloy particles, and a nitriding step of heat-treating the alloy particles in a nitrogen or ammonia-containing atmosphere at a first temperature of 400°C to 470°C, and then at a second temperature of 480°C to 610°C to obtain nitrides. In particular, with alloy particles with a large particle size, such as alloy particles containing La, nitriding may not progress sufficiently to the inside of the oxide particles. However, when nitriding is performed at two temperatures, the inside of the oxide particles is also sufficiently nitrided, and anisotropic SmFeN powder with a narrow particle size distribution and high remanent magnetization can be obtained.
[酸化物準備工程]
後述の前処理工程で使用するSmとFeを含む酸化物は、例えば、Sm酸化物とFe酸化物を混合することにより作製してもよいが、SmとFeを含む溶液と沈殿剤を混合し、SmとFeとを含む沈殿物を得る工程(沈殿工程)、及び、前記沈殿物を焼成することにより、SmとFeを含む酸化物を得る工程(酸化工程)によって、製造することが好ましい。
[Oxide preparation process]
The oxide containing Sm and Fe used in the pretreatment step described below may be prepared, for example, by mixing Sm oxide and Fe oxide. However, it is preferable to produce the oxide containing Sm and Fe by a step of mixing a solution containing Sm and Fe with a precipitant to obtain a precipitate containing Sm and Fe (precipitation step), and a step of calcining the precipitate to obtain an oxide containing Sm and Fe (oxidation step).
[沈殿工程]
沈殿工程では、強酸性の溶液にSm原料、Fe原料を溶解して、SmとFeを含む溶液を調製する。Sm2Fe17N3を主相として得る場合、SmおよびFeのモル比(Sm:Fe)は1.5:17~3.0:17が好ましく、2.0:17~2.5:17がより好ましい。La、W、Co、Ti、Sc、Y、Pr、Nd、Pm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、及び/又はLu等の原料を上述した溶液に加えても良い。残留磁束密度の点で、Laを含むことが好ましい。保磁力と角形比の点で、Wを含むことが好ましい。温度特性の点で、Co及び/又はTiを含むことが好ましい。
[Precipitation step]
In the precipitation step, a Sm raw material and an Fe raw material are dissolved in a strongly acidic solution to prepare a solution containing Sm and Fe. When Sm 2 Fe 17 N 3 is obtained as the main phase, the molar ratio of Sm and Fe (Sm:Fe) is preferably 1.5:17 to 3.0:17, more preferably 2.0:17 to 2.5:17. Raw materials such as La, W, Co, Ti, Sc, Y, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and/or Lu may be added to the above-mentioned solution. In terms of residual magnetic flux density, it is preferable to contain La. In terms of coercive force and squareness ratio, it is preferable to contain W. In terms of temperature characteristics, it is preferable to contain Co and/or Ti.
Sm原料、Fe原料としては、強酸性の溶液に溶解できるものであれば限定されない。例えば、入手のし易さの点で、Sm原料としては酸化サマリウムが、Fe原料としてはFeSO4が挙げられる。SmとFeを含む溶液の濃度は、Sm原料とFe原料が実質的に酸性溶液に溶解する範囲で適宜調整することができる。酸性溶液としては溶解性の点で硫酸などが挙げられる。 The Sm raw material and the Fe raw material are not limited as long as they can be dissolved in a strong acidic solution. For example, in terms of ease of availability, the Sm raw material may be samarium oxide, and the Fe raw material may be FeSO 4. The concentration of the solution containing Sm and Fe may be appropriately adjusted within a range in which the Sm raw material and the Fe raw material are substantially dissolved in the acidic solution. In terms of solubility, the acidic solution may be sulfuric acid.
SmとFeを含む溶液と沈殿剤を反応させることにより、SmとFeを含む不溶性の沈殿物を得る。ここで、SmとFeを含む溶液は、沈殿剤との反応時にSmとFeを含む溶液となっていればよく、たとえばSmとFeを含む原料を別々の溶液として調製し、各々の溶液を滴下して沈殿剤と反応させても良い。別々の溶液として調製する場合においても各原料が実質的に酸性溶液に溶解する範囲で適宜調整する。沈殿剤としては、アルカリ性の溶液でSmとFeを含む溶液と反応して沈殿物が得られるものであれば限定されず、アンモニア水、苛性ソーダなどが挙げられ、苛性ソーダが好ましい。 By reacting a solution containing Sm and Fe with a precipitant, an insoluble precipitate containing Sm and Fe is obtained. Here, the solution containing Sm and Fe may be a solution containing Sm and Fe when reacted with the precipitant. For example, raw materials containing Sm and Fe may be prepared as separate solutions, and each solution may be dropped to react with the precipitant. Even when preparing them as separate solutions, the raw materials are appropriately adjusted to a range in which each raw material is substantially soluble in the acidic solution. The precipitant is not limited as long as it is an alkaline solution that reacts with the solution containing Sm and Fe to obtain a precipitate, and examples of the precipitant include ammonia water and caustic soda, with caustic soda being preferred.
沈殿反応は、沈殿物の粒子の性状を容易に調整できる点から、SmとFeを含む溶液と、沈殿剤を、それぞれ水などの溶媒に滴下する方法が好ましい。SmとFeを含む溶液と沈殿剤との供給速度、反応温度、反応液濃度、反応時のpH等を適宜制御することにより、構成元素の分布が均質で、粒度分布が狭く、粉末形状の整った沈殿物が得られる。このような沈殿物を使用することによって、最終製品であるSmFeN粉末の磁気特性が向上する。反応温度は、0℃以上50℃以下とすることができ、35℃以上45℃以下が好ましい。反応液濃度は、金属イオンの総濃度として0.65mol/L以上0.85mol/L以下が好ましく、0.7mol/L以上0.85mol/L以下がより好ましい。反応pHは、5以上9以下が好ましく、6.5以上8以下がより好ましい。 The precipitation reaction is preferably carried out by dropping the solution containing Sm and Fe and the precipitant into a solvent such as water, because the properties of the precipitate particles can be easily adjusted. By appropriately controlling the supply rate of the solution containing Sm and Fe and the precipitant, the reaction temperature, the concentration of the reaction solution, the pH during the reaction, etc., a precipitate with a uniform distribution of the constituent elements, a narrow particle size distribution, and a regular powder shape can be obtained. By using such a precipitate, the magnetic properties of the final product, SmFeN powder, are improved. The reaction temperature can be set to 0°C or higher and 50°C or lower, and preferably 35°C or higher and 45°C or lower. The reaction solution concentration is preferably 0.65 mol/L or higher and 0.85 mol/L or lower, and more preferably 0.7 mol/L or higher and 0.85 mol/L or lower, in terms of the total concentration of metal ions. The reaction pH is preferably 5 to 9, and more preferably 6.5 to 8.
SmとFeを含む溶液は、磁気特性の点で、さらにLa、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上の金属を含むことが好ましい。例えば、残留磁束密度の点で、Laを含むことが好ましく、保磁力と角形比の点で、Wを含むことが好ましく、温度特性の点で、Co及び/又はTiを含むことが好ましい。La原料としては、強酸性の溶液に溶解できるものであれば限定されず、例えば、入手のしやすさの点で、La2O3、LaCl3などが挙げられる。Sm原料とFe原料とともに、La原料、W原料、Co原料、Ti原料が実質的に酸性溶液に溶解する範囲で適宜調整し、酸性溶液としては溶解性の点で硫酸が挙げられる。W原料としては、タングステン酸アンモニウムが挙げられ、Co原料としては、硫酸コバルトが挙げられ、チタン原料としては硫酸チタニアが挙げられる。 The solution containing Sm and Fe preferably further contains one or more metals selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti in terms of magnetic properties. For example, it is preferable to contain La in terms of residual magnetic flux density, it is preferable to contain W in terms of coercive force and squareness ratio, and it is preferable to contain Co and/or Ti in terms of temperature properties. The La raw material is not limited as long as it can be dissolved in a strongly acidic solution, and examples of the La raw material include La 2 O 3 and LaCl 3 in terms of ease of availability. Together with the Sm raw material and the Fe raw material, the La raw material, the W raw material, the Co raw material, and the Ti raw material are appropriately adjusted within a range in which they are substantially dissolved in the acidic solution, and the acidic solution includes sulfuric acid in terms of solubility. The W raw material includes ammonium tungstate, the Co raw material includes cobalt sulfate, and the titanium raw material includes titania sulfate.
SmとFeを含む溶液が、さらにLa、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上の金属を含む場合、Sm、Feと、La、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上を含む不溶性の沈殿物を得る。ここで、該溶液は、沈殿剤との反応時にLa、W、Co、及びTiからなる群から選ばれる1種以上を含んでいればよく、例えば各原料を別々の溶液として調製し、各々の溶液を滴下して沈殿剤と反応させてもよいし、SmとFeを含む溶液と一緒に調整してもよい。 When the solution containing Sm and Fe further contains one or more metals selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti, an insoluble precipitate containing Sm, Fe, and one or more selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti is obtained. Here, the solution only needs to contain one or more selected from the group consisting of La, W, Co, and Ti when reacted with the precipitant. For example, each raw material may be prepared as a separate solution, and each solution may be dropped to react with the precipitant, or the solution may be prepared together with the solution containing Sm and Fe.
沈殿工程で得られた粉末により、最終的に得られるSmFeN粉末の粉末粒子径、粉末形状、粒度分布がおよそ決定される。得られた粉末の粒子径をレーザ回折式湿式粒度分布計により測定した場合、全粉末が0.05μm以上20μm以下、好ましくは0.1μm以上10μm以下の範囲にほぼ入るような大きさと分布であることが好ましい。 The powder obtained in the precipitation process largely determines the powder particle size, powder shape, and particle size distribution of the final SmFeN powder. When the particle size of the obtained powder is measured using a laser diffraction type wet particle size distribution analyzer, it is preferable that the size and distribution of all the powder is approximately in the range of 0.05 μm to 20 μm, preferably 0.1 μm to 10 μm.
沈殿物を分離した後は、続く酸化工程の熱処理において残存する溶媒に沈殿物が再溶解して、溶媒が蒸発する際に沈殿物が凝集したり、粒度分布、粉末粒子径等が変化したりすることを抑制するために、分離物を脱溶媒しておくことが好ましい。脱溶媒する方法として具体的には、例えば溶媒として水を使用する場合、70℃以上200℃以下のオーブン中で5時間以上12時間以下の時間、乾燥する方法が挙げられる。 After separating the precipitate, it is preferable to desolvate the separated material in order to prevent the precipitate from redissolving in the remaining solvent during the heat treatment in the subsequent oxidation step, causing the precipitate to aggregate and change in particle size distribution, powder particle size, etc. when the solvent evaporates. Specific examples of methods for desolvation include drying in an oven at 70°C to 200°C for 5 hours to 12 hours when water is used as the solvent.
沈殿工程の後に、得られる沈殿物を分離洗浄する工程を含んでもよい。洗浄する工程は上澄み溶液の導電率が5mS/m2以下となるまで適宜行う。沈殿物を分離する工程としては、例えば、得られた沈殿物に溶媒(好ましくは水)を加えて混合した後、濾過法、デカンテーション法等を用いることができる。 The precipitation step may be followed by a step of separating and washing the resulting precipitate. The washing step is appropriately performed until the conductivity of the supernatant solution becomes 5 mS/ m2 or less. As a step of separating the precipitate, for example, a solvent (preferably water) may be added to the resulting precipitate and mixed, followed by filtration, decantation, or the like.
[酸化工程]
酸化工程とは、沈殿工程で形成された沈殿物を焼成することにより、SmとFeとを含む酸化物を得る工程である。例えば、熱処理により沈殿物を酸化物に変換することができる。沈殿物を熱処理する場合、酸素の存在下で行われる必要があり、例えば、大気雰囲気下で行うことができる。また、酸素の存在下で行われる必要があるため、沈殿物中の非金属部分に酸素原子を含むことが好ましい。
[Oxidation process]
The oxidation step is a step of obtaining an oxide containing Sm and Fe by firing the precipitate formed in the precipitation step. For example, the precipitate can be converted into an oxide by heat treatment. When the precipitate is heat treated, it needs to be performed in the presence of oxygen, for example, in an air atmosphere. In addition, since it needs to be performed in the presence of oxygen, it is preferable that the non-metallic part in the precipitate contains oxygen atoms.
酸化工程における熱処理温度(以下、「酸化温度」ということがある。)は特に限定されないが、700℃以上1300℃以下が好ましく、900℃以上1200℃以下がより好ましい。700℃未満では酸化が不十分となり、1300℃を超えると、目的とするSmFeN粉末の形状、平均粒子径および粒度分布が得られない傾向にある。熱処理時間も特に限定されないが、1時間以上3時間以下が好ましい。 The heat treatment temperature in the oxidation step (hereinafter sometimes referred to as "oxidation temperature") is not particularly limited, but is preferably 700°C or higher and 1300°C or lower, and more preferably 900°C or higher and 1200°C or lower. If the temperature is lower than 700°C, the oxidation will be insufficient, and if the temperature exceeds 1300°C, the desired shape, average particle size, and particle size distribution of the SmFeN powder will tend not to be obtained. The heat treatment time is also not particularly limited, but is preferably 1 hour or higher and 3 hours or lower.
得られる酸化物は、酸化物粒子内においてSm及びFeの微視的な混合が充分になされ、沈殿物の形状、粒度分布等が反映された酸化物粒子である。 The resulting oxide particles have sufficient microscopic mixing of Sm and Fe within the oxide particles, and reflect the shape and particle size distribution of the precipitates.
[前処理工程]
前処理工程とは、上述のSmとFeを含む酸化物を、還元性ガス含有雰囲気下で熱処理することにより、酸化物の一部が還元された部分酸化物を得る工程である。
[Pretreatment process]
The pretreatment step is a step in which the oxide containing Sm and Fe is heat-treated in an atmosphere containing a reducing gas to obtain a partial oxide in which a part of the oxide is reduced.
ここで、部分酸化物とは、酸化物の一部が還元された酸化物をいう。部分酸化物の酸素濃度は特に限定されないが、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましい。10質量%を超えると、還元工程においてCaとの還元発熱が大きくなり、焼成温度が高くなることで異常な粒子成長をした粒子ができてしまう傾向がある。ここで、部分酸化物の酸素濃度は、非分散赤外吸収法(ND-IR)により測定することができる。 Here, partial oxide refers to an oxide in which a part of an oxide has been reduced. There are no particular limitations on the oxygen concentration of the partial oxide, but it is preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less. If it exceeds 10% by mass, the reduction heat generated by Ca in the reduction process increases, and the firing temperature increases, tending to produce particles that have undergone abnormal particle growth. Here, the oxygen concentration of the partial oxide can be measured by non-dispersive infrared absorption (ND-IR).
還元性ガスは、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH4)等の炭化水素ガスなどから適宜選択されるが、コストの点で水素ガスが好ましく、ガスの流量は、酸化物が飛散しない範囲で適宜調整される。前処理工程における熱処理温度(以下、前処理温度)は、300℃以上950℃以下が好ましく、下限は400℃以上がより好ましく、750℃以上がさらに好ましい。上限は900℃未満がより好ましい。前処理温度が300℃以上であるとSmとFeを含む酸化物の還元が効率的に進行する。また950℃以下であると酸化物粒子が粒子成長、偏析することが抑制され、所望の粒子径を維持することができる。熱処理時間は、特に限定されないが、1時間以上50時間以下とすることができる。また、還元性ガスとして水素を用いる場合、使用する酸化物層の厚みを20mm以下に調整し、更に反応炉内の露点を-10℃以下に調整することが好ましい。 The reducing gas is appropriately selected from hydrocarbon gases such as hydrogen (H 2 ), carbon monoxide (CO), and methane (CH 4 ), but hydrogen gas is preferred from the viewpoint of cost, and the flow rate of the gas is appropriately adjusted within a range in which the oxide does not scatter. The heat treatment temperature in the pretreatment step (hereinafter, pretreatment temperature) is preferably 300° C. or more and 950° C. or less, and the lower limit is more preferably 400° C. or more, and even more preferably 750° C. or more. The upper limit is more preferably less than 900° C. When the pretreatment temperature is 300° C. or more, the reduction of the oxide containing Sm and Fe proceeds efficiently. Furthermore, when the pretreatment temperature is 950° C. or less, the particle growth and segregation of the oxide particles are suppressed, and the desired particle size can be maintained. The heat treatment time is not particularly limited, but can be 1 hour or more and 50 hours or less. Furthermore, when hydrogen is used as the reducing gas, it is preferable to adjust the thickness of the oxide layer used to 20 mm or less, and further adjust the dew point in the reaction furnace to −10° C. or less.
[還元工程]
還元工程とは、前記部分酸化物を、還元剤の存在下で熱処理することにより、合金粒子を得る工程であり、例えば部分酸化物をカルシウム融体またはカルシウムの蒸気と接触することで還元が行われる。熱処理温度は、磁気特性の点より、920℃以上1200℃以下が好ましく、950℃以上1150℃以下がより好ましく、980℃以上1100℃以下がさらに好ましい。
[Reduction process]
The reduction step is a step of obtaining alloy particles by heat treating the partial oxide in the presence of a reducing agent, for example, by contacting the partial oxide with calcium melt or calcium vapor. From the viewpoint of magnetic properties, the heat treatment temperature is preferably 920° C. or more and 1200° C. or less, more preferably 950° C. or more and 1150° C. or less, and even more preferably 980° C. or more and 1100° C. or less.
還元剤である金属カルシウムは、粒状又は粉末状の形で使用されるが、その粒子径は10mm以下が好ましい。これにより還元反応時における凝集をより効果的に抑制することができる。また、金属カルシウムは、反応当量(希土類酸化物を還元するのに必要な化学量論量であり、Fe成分が酸化物の形である場合には、これを還元するために必要な分を含む)の1.1~3.0倍量の割合で添加することが好ましく、1.5~2.5倍量がより好ましい。 The reducing agent, metallic calcium, is used in granular or powder form, with the particle size preferably being 10 mm or less. This makes it possible to more effectively suppress agglomeration during the reduction reaction. In addition, metallic calcium is preferably added in an amount 1.1 to 3.0 times the reaction equivalent (the stoichiometric amount required to reduce the rare earth oxide, and if the Fe component is in the form of an oxide, includes the amount required to reduce it), and more preferably 1.5 to 2.5 times.
還元工程では、還元剤である金属カルシウムとともに、必要に応じて崩壊促進剤を使用することができる。この崩壊促進剤は、後述する後処理工程に際して、生成物の崩壊、粒状化を促進させるために適宜使用されるものであり、例えば、塩化カルシウム等のアルカリ土類金属塩、酸化カルシウム等のアルカリ土類酸化物などが挙げられる。これらの崩壊促進剤は、サマリウム酸化物当り1質量%以上30質量%以下、好ましくは5質量%以上30質量%以下の割合で使用される。 In the reduction step, a disintegration promoter can be used as necessary together with the reducing agent, calcium metal. This disintegration promoter is used as appropriate to promote disintegration and granulation of the product in the post-treatment step described below, and examples of such disintegration promoters include alkaline earth metal salts such as calcium chloride and alkaline earth oxides such as calcium oxide. These disintegration promoters are used in a ratio of 1% by mass to 30% by mass, preferably 5% by mass to 30% by mass, per samarium oxide.
[窒化工程]
窒化工程とは、還元工程で得られた合金粒子を、窒素またはアンモニア含有雰囲気下、400℃以上470℃以下の第一温度で熱処理した後、480℃以上610℃以下の第二温度で熱処理して窒化処理することにより、異方性の磁性粒子を得る工程である。上述の沈殿工程で得られる粒子状の沈殿物を用いていることから、還元工程にて多孔質塊状の合金粒子が得られる。これにより、粉砕処理を行うことなく直ちに窒素雰囲気中で熱処理して窒化することができるため、窒化を均一に行うことができる。第一温度で窒化することなく、第二温度の高温で熱処理すると、窒化が急激に進行することにより異常発熱が生じ、SmFeNが分解し、磁気特性が大きく低下することがある。また、窒化工程における雰囲気は窒化の進行をより遅くできることから、実質的に窒素含有雰囲気下であることが好ましい。ここでいう実質的にとは、不純物の混入等に起因して不可避的に窒素以外の元素が含まれることを考慮して使用しており、例えば、雰囲気における窒素の割合が95%以上であり、97%以上であることが好ましく、99%以上であることがより好ましい。
[Nitriding process]
The nitriding step is a step of obtaining anisotropic magnetic particles by heat-treating the alloy particles obtained in the reduction step at a first temperature of 400°C to 470°C in a nitrogen or ammonia-containing atmosphere, and then heat-treating the alloy particles at a second temperature of 480°C to 610°C in a nitriding process. Since the particulate precipitate obtained in the precipitation step is used, the alloy particles in the form of porous aggregates are obtained in the reduction step. This allows the alloy particles to be heat-treated and nitrided immediately in a nitrogen atmosphere without pulverization, so that the nitriding can be performed uniformly. If the alloy particles are heat-treated at a high second temperature without nitriding at the first temperature, the nitriding process will proceed rapidly, causing abnormal heat generation, which may cause SmFeN to decompose and greatly reduce the magnetic properties. In addition, the atmosphere in the nitriding step is preferably a substantially nitrogen-containing atmosphere, since the nitriding process can slow down the progress of nitriding. The term "substantially" used here is used in consideration of the fact that elements other than nitrogen are inevitably included due to the inclusion of impurities, etc., and for example, the ratio of nitrogen in the atmosphere is 95% or more, preferably 97% or more, and more preferably 99% or more.
窒化工程における第一温度は、400℃以上470℃以下であるが、410℃以上450℃以下が好ましい。400℃未満では、窒化の進行が非常に遅く、470℃を超えると、発熱により過窒化または分解が起こりやすくなる。第一温度での熱処理時間は、特に限定されないが、1時間以上40時間以下が好ましく、20時間以下がより好ましい。1時間未満では、窒化が十分に進行しない場合があり、40時間を超えると、生産性が低下する。 The first temperature in the nitriding step is 400°C or higher and 470°C or lower, but preferably 410°C or higher and 450°C or lower. Below 400°C, nitriding proceeds very slowly, while above 470°C, over-nitriding or decomposition is likely to occur due to heat generation. The heat treatment time at the first temperature is not particularly limited, but is preferably 1 hour or higher and 40 hours or lower, and more preferably 20 hours or lower. Below 1 hour, nitriding may not proceed sufficiently, and above 40 hours, productivity decreases.
第二温度は、480℃以上610℃以下であるが、500℃以上550℃以下が好ましい。480℃未満では、粒子が大きいと窒化が十分に進行しない場合があり、610℃を超えると、過窒化または分解が起こりやすい。第二温度での熱処理時間は、15分以上5時間以下が好ましく、30分以上2時間以下がより好ましい。15分未満では、窒化が十分に進行しない場合があり、5時間を超えると、生産性が低下する。 The second temperature is 480°C or more and 610°C or less, but preferably 500°C or more and 550°C or less. If the temperature is less than 480°C, nitriding may not proceed sufficiently if the particles are large, and if the temperature exceeds 610°C, over-nitriding or decomposition is likely to occur. The heat treatment time at the second temperature is preferably 15 minutes to 5 hours, and more preferably 30 minutes to 2 hours. If the temperature is less than 15 minutes, nitriding may not proceed sufficiently, and if the temperature exceeds 5 hours, productivity decreases.
第一温度による熱処理と第二温度による熱処理は連続で行っても良く、これらの熱処理間において、第二温度より低い温度での熱処理を含むこともできるが、生産性の点で、連続で行うことが好ましい。 The heat treatment at the first temperature and the heat treatment at the second temperature may be performed consecutively, and a heat treatment at a temperature lower than the second temperature may be included between these heat treatments, but from the viewpoint of productivity, it is preferable to perform them consecutively.
[後処理工程]
窒化工程後に得られる生成物には、磁性粒子に加えて、副生するCaO、未反応の金属カルシウム等が含まれ、これらが複合した焼結塊状態となっている場合がある。窒化工程後に得られる生成物を冷却水中に投入して、CaO及び金属カルシウムを水酸化カルシウム(Ca(OH)2)懸濁物として分離することができる。さらに残留する水酸化カルシウムは、磁性粉末を酢酸等で洗浄して充分に除去してもよい。生成物を水中に投入した際には、金属カルシウムの水による酸化及び副生CaOの水和反応によって、複合した焼結塊状の反応生成物の崩壊、すなわち微粉化が進行する。
[Post-processing process]
The product obtained after the nitriding step contains, in addition to the magnetic particles, by-produced CaO, unreacted metallic calcium, etc., and these may be in the form of a composite sintered mass. The product obtained after the nitriding step can be put into cooling water to separate the CaO and metallic calcium as a calcium hydroxide (Ca(OH) 2 ) suspension. Furthermore, the remaining calcium hydroxide may be sufficiently removed by washing the magnetic powder with acetic acid or the like. When the product is put into water, the composite sintered mass reaction product is disintegrated, i.e., pulverized, by the oxidation of metallic calcium by water and the hydration reaction of the by-produced CaO.
[アルカリ処理工程]
窒化工程後に得られる生成物をアルカリ溶液中に投入してもよい。アルカリ処理工程に用いるアルカリ溶液としては、たとえば水酸化カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水溶液などが挙げられる。なかでも、排水処理、高pHの点で、水酸化カルシウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。生成物のアルカリ処理により、酸素をある程度含有するSmリッチ層が残存して保護層として機能するため、アルカリ処理による酸素濃度が増大することを抑制している。
[Alkaline treatment step]
The product obtained after the nitriding step may be put into an alkaline solution. Examples of the alkaline solution used in the alkaline treatment step include an aqueous calcium hydroxide solution, an aqueous sodium hydroxide solution, and an aqueous ammonia solution. Among these, an aqueous calcium hydroxide solution and an aqueous sodium hydroxide solution are preferred in terms of wastewater treatment and high pH. The alkaline treatment of the product leaves an Sm-rich layer containing a certain amount of oxygen, which functions as a protective layer, thereby suppressing an increase in oxygen concentration due to the alkaline treatment.
アルカリ処理工程に用いるアルカリ溶液のpHは特に限定されないが、9以上が好ましく、10以上がより好ましい。pHが9未満では、水酸化カルシウムになる際の反応速度が速く、発熱が大きくなるため、最終的に得られるSmFeN粉末の酸素濃度が高くなる傾向がある。 The pH of the alkaline solution used in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably 9 or higher, and more preferably 10 or higher. If the pH is less than 9, the reaction rate when calcium hydroxide is produced is fast and heat is generated, so the oxygen concentration of the final SmFeN powder tends to be high.
アルカリ処理工程において、アルカリ溶液で処理した後に得られたSmFeN粉末は、必要によりデカンテーションなどの方法で水分を低減することもできる。 In the alkaline treatment step, the moisture content of the SmFeN powder obtained after treatment with the alkaline solution can be reduced by a method such as decantation if necessary.
[酸処理工程]
アルカリ処理工程の後に、さらに酸で処理する酸処理工程を含んでもよい。酸処理工程では、前述のSmリッチ層の少なくとも一部を除去して、SmFeN粉末全体中の酸素濃度を低減する。また、本発明の実施形態にある製造方法では、粉砕等を行わないため、SmFeN粉末の平均粒子径が小さく、粒度分布が狭く、また粉砕等で生じる微粉を含まないため、酸素濃度の増加を抑制することが可能となる。
[Acid treatment step]
The alkaline treatment step may be followed by an acid treatment step in which the SmFeN powder is treated with an acid. In the acid treatment step, at least a part of the Sm-rich layer is removed to reduce the oxygen concentration in the entire SmFeN powder. In addition, in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, since no pulverization or the like is performed, the average particle size of the SmFeN powder is small, the particle size distribution is narrow, and no fine powder generated by pulverization or the like is included, so that it is possible to suppress an increase in the oxygen concentration.
酸処理工程に用いる酸としては、特に限定されず、たとえば塩化水素、硝酸、硫酸、酢酸などが挙げられる。なかでも、不純物が残留しない点で、塩化水素、硝酸が好ましい。 The acid used in the acid treatment step is not particularly limited, and examples include hydrogen chloride, nitric acid, sulfuric acid, and acetic acid. Among these, hydrogen chloride and nitric acid are preferred because they do not leave behind any impurities.
酸処理工程に用いる酸の使用量は、SmFeN粉末100質量部に対して3.5質量部以上13.5質量部以下が好ましく、4質量部以上10質量部以下がより好ましい。3.5質量部未満では、SmFeN粉末の表面の酸化物が残り、酸素濃度が高くなり、13.5質量部を超えると、大気に暴露した際に再酸化が起こりやすく、また、SmFeN粉末を溶解するため、コストも高くなる傾向がある。酸の量をSmFeN粉末100質量部に対して3.5質量部以上13.5質量部以下とすることにより、酸処理後に大気に暴露した際に再酸化が起こりにくい程度に酸化されたSmリッチ層がSmFeN粉末表面を覆うようにすることができるので、酸素濃度が低く、平均粒子径が小さく、粒度分布の狭いSmFeN粉末が得られる。 The amount of acid used in the acid treatment step is preferably 3.5 parts by mass or more and 13.5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or more and 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of SmFeN powder. If the amount is less than 3.5 parts by mass, oxides remain on the surface of the SmFeN powder, and the oxygen concentration becomes high. If the amount of acid exceeds 13.5 parts by mass, reoxidation is likely to occur when exposed to the atmosphere, and the SmFeN powder is dissolved, so the cost tends to be high. By setting the amount of acid to 3.5 parts by mass or more and 13.5 parts by mass or less per 100 parts by mass of SmFeN powder, it is possible to make the Sm-rich layer oxidized to a degree that reoxidation is unlikely to occur when exposed to the atmosphere after acid treatment cover the surface of the SmFeN powder, so that SmFeN powder with a low oxygen concentration, small average particle size, and narrow particle size distribution can be obtained.
酸処理工程において、酸で処理した後に得られたSmFeN粉末は、必要によりデカンテーションなどの方法で水分を低減することもできる。 In the acid treatment step, the moisture content of the SmFeN powder obtained after the acid treatment can be reduced by a method such as decantation if necessary.
[脱水工程]
酸処理工程の後に、脱水処理する工程を含むことが好ましい。脱水処理によって、真空乾燥前の固形分中の水分を低減させ、真空乾燥前の固形分が水分をより多く含むことにより生じる乾燥時の酸化の進行を抑制することができる。ここで、脱水処理は、圧力や遠心力を加えることで、処理前の固形分に対して処理後の固形分に含まれる水分値を低減する処理のことを意味し、単なるデカンテーションや濾過や乾燥は含まない。脱水処理方法は特に限定されないが、圧搾、遠心分離などが挙げられる。
[Dehydration process]
It is preferable to include a dehydration step after the acid treatment step. The dehydration step reduces the moisture content in the solid content before vacuum drying, and suppresses the progress of oxidation during drying that occurs when the solid content before vacuum drying contains more moisture. Here, the dehydration step means a process in which pressure or centrifugal force is applied to reduce the moisture content of the solid content after treatment compared to the solid content before treatment, and does not include simple decantation, filtration, or drying. The dehydration method is not particularly limited, but examples include squeezing, centrifugation, and the like.
脱水処理後のSmFeN粉末に含まれる水分量は特に限定されないが、酸化の進行を抑制する点から13質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。 The amount of moisture contained in the SmFeN powder after the dehydration process is not particularly limited, but in order to suppress the progression of oxidation, it is preferably 13% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less.
酸処理して得られたSmFeN粉末、又は、酸処理後、脱水処理して得られたSmFeN粉末は、真空乾燥することが好ましい。乾燥温度は特に限定されないが、70℃以上が好ましく、75℃以上がより好ましい。乾燥時間も特に限定されないが、1時間以上が好ましく、3時間以上がより好ましい。 The SmFeN powder obtained by acid treatment, or the SmFeN powder obtained by dehydration after acid treatment, is preferably vacuum dried. The drying temperature is not particularly limited, but is preferably 70°C or higher, and more preferably 75°C or higher. The drying time is also not particularly limited, but is preferably 1 hour or more, and more preferably 3 hours or more.
〈改質材粉末準備工程〉
改質材粉末を準備する。本開示の製造方法で用いる改質材粉末は、金属亜鉛又は亜鉛合金の少なくともいずれかを含有する。金属亜鉛とは、合金化されていない亜鉛のことを意味する。改質材粉末中の亜鉛成分によって、SmFeN粉末の粒子を結合及び改質する。
<Modifier powder preparation process>
A modifier powder is prepared. The modifier powder used in the manufacturing method of the present disclosure contains at least one of metallic zinc and a zinc alloy. Metallic zinc means unalloyed zinc. The zinc component in the modifier powder bonds and modifies the particles of the SmFeN powder.
SmFeN粉末粒子では、その表面でFe-Zn合金相が形成される。SmFeN粉末の粒子の表面には、Th2Zn17型及び/又はTh2Ni17型等の結晶構造が完全でない部分があり、その部分にはα-Fe相が存在しており、保磁力の低下の原因となる。このα-Fe相が金属亜鉛及び/又は亜鉛合金の亜鉛成分とFe-Zn合金相を形成し、保磁力の低下を抑制する。すなわち、Fe-Zn合金相が改質相として作用する。SmFeN粉末の粒子と改質材粉末の粒子との間で、FeとZnが相互に拡散して、Fe-Zn合金相が形成される。そのため、SmFeN粉末粒子を強固に結合することができる。すなわち、改質材粉末は、バインダとして機能する。 In the SmFeN powder particles, an Fe-Zn alloy phase is formed on the surface. The surface of the SmFeN powder particles has a portion with an incomplete crystal structure such as Th 2 Zn 17 type and/or Th 2 Ni 17 type, and an α-Fe phase is present in that portion, which causes a decrease in coercive force. This α-Fe phase forms an Fe-Zn alloy phase with metal zinc and/or the zinc component of the zinc alloy, suppressing a decrease in coercive force. That is, the Fe-Zn alloy phase acts as a modifier phase. Fe and Zn are mutually diffused between the SmFeN powder particles and the modifier powder particles, forming an Fe-Zn alloy phase. Therefore, the SmFeN powder particles can be firmly bound. That is, the modifier powder functions as a binder.
改質材粉末中の亜鉛成分の含有割合が、混合粉末に対して、1質量%以上であれば、均質なFe-Zn合金相(改質相)が形成されるため、保磁力が向上し、バインダとしての機能も有利に発揮することができる。この観点からは、改質材粉末中の金属亜鉛の含有割合は、混合粉末に対して、3質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、又は20質量%以上であってもよい。 If the content of the zinc component in the modifier powder is 1% by mass or more relative to the mixed powder, a homogeneous Fe-Zn alloy phase (modifier phase) is formed, improving the coercive force and advantageously functioning as a binder. From this perspective, the content of metallic zinc in the modifier powder may be 3% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 15% by mass or more, or 20% by mass or more relative to the mixed powder.
一方、改質材粉末中の亜鉛成分の含有割合が、混合粉末に対して、30質量%以下であれば、改質材粉末の使用による磁化の低下を抑制することができる。この観点からは、改質材粉末中の亜鉛成分の含有割合は、混合粉末に対して、28質量%以下、26質量%以下、24質量%以下、又は22質量%以下であってもよい。 On the other hand, if the content of the zinc component in the modifier powder is 30% by mass or less relative to the mixed powder, the decrease in magnetization due to the use of the modifier powder can be suppressed. From this perspective, the content of the zinc component in the modifier powder may be 28% by mass or less, 26% by mass or less, 24% by mass or less, or 22% by mass or less relative to the mixed powder.
亜鉛合金をZn-M2で表すと、M2は、Zn(亜鉛)と合金化して、亜鉛合金の溶融開始温度を、Znの融点よりも降下させる元素及び不可避的不純物元素を選択してもよい。これにより、後述する加圧焼結工程で、焼結性が向上する。Znの融点よりも降下させるM2としては、ZnとM2とで共晶合金を形成する元素等が挙げられる。このようなM2としては、典型的には、Sn、Mg、及びAl並びにこれらの組み合せ等が挙げられる。Snはスズ、Mgはマグネシウム、そして、Alはアルミニウムである。これらの元素による融点降下作用、及び、成果物の特性を阻害しない元素についても、M2として選択することができる。また、不可避的不純物元素とは、改質材粉末の原材料に含まれる不純物等、その含有を回避することができない、あるいは、回避するためには著しい製造コストの上昇を招くような不純物元素のことをいう。 When the zinc alloy is represented by Zn-M 2 , M 2 may be selected as an element that, when alloyed with Zn (zinc), lowers the melting start temperature of the zinc alloy below the melting point of Zn and an inevitable impurity element. This improves sinterability in the pressure sintering process described later. Examples of M 2 that lowers the melting point of Zn include elements that form a eutectic alloy with Zn and M 2. Examples of such M 2 include Sn, Mg, and Al, as well as combinations thereof. Sn is tin, Mg is magnesium, and Al is aluminum. Elements that do not inhibit the melting point lowering effect of these elements and the characteristics of the product can also be selected as M 2. In addition, inevitable impurity elements refer to impurity elements that cannot be avoided, such as impurities contained in the raw materials of the modifier powder, or impurity elements that cannot be avoided, or that would lead to a significant increase in manufacturing costs if avoided.
Zn-M2で表される亜鉛合金において、Zn及びM2の割合(モル比)は、焼結温度が適正になるように適宜決定すればよい。亜鉛合金全体に対するM2の割合(モル比)は、例えば、0.05以上、0.10以上、又は0.20以上であってよく、0.90以下、0.80以下、0.70以下、0.60以下、0.50以下、0.40以下、又は0.30以下であってよい。 In the zinc alloy represented by Zn- M2 , the ratio (molar ratio) of Zn and M2 may be appropriately determined so that the sintering temperature is appropriate. The ratio (molar ratio) of M2 to the entire zinc alloy may be, for example, 0.05 or more, 0.10 or more, or 0.20 or more, and may be 0.90 or less, 0.80 or less, 0.70 or less, 0.60 or less, 0.50 or less, 0.40 or less, or 0.30 or less.
改質材粉末は、金属亜鉛及び/又は亜鉛合金の他に、本発明の効果を損なわない限りにおいて、任意で、バインダ機能及び/又は改質機能並びにその他の機能を有する物質を含有してもよい。その他の機能としては、例えば、耐食性の向上機能等が挙げられる。 In addition to metallic zinc and/or zinc alloy, the modifier powder may optionally contain substances having binder and/or modifier functions and other functions, as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other functions include the function of improving corrosion resistance.
改質材粉末の粒径は、特に制限されないが、第一粒子群のSmFeN粉末の粒径よりも細かい方が好ましく、第二粒子群のSmFeN粉末の粒径よりも細かい方がより好ましい。これにより、SmFeN粉末の粒子間に、改質材粉末の粒子が行き渡り易い。改質材粉末の粒径は、例えば、D50(メジアン径)で、0.1μm以上、0.2μm以上、0.3μm以上、又は0.4μm以上であってよく、12.0μm以下、11.0μm以下、10.0μm以下、9.0μm以下、8.0μm以下、7.0μm以下、6.0μm以下、5.0μm以下、4.0μm以下、2.0μm以下、1.0μm以下、又は0.5μm以下であってよい。また、改質材粉末の粒径D50(メジアン径)は、例えば、乾式レーザ回折・散乱法によって測定される。 The particle size of the modifier powder is not particularly limited, but is preferably smaller than the particle size of the SmFeN powder of the first particle group, and more preferably smaller than the particle size of the SmFeN powder of the second particle group. This makes it easier for the modifier powder particles to spread between the particles of the SmFeN powder. The particle size of the modifier powder may be, for example, 0.1 μm or more, 0.2 μm or more, 0.3 μm or more, or 0.4 μm or more in terms of D 50 (median diameter), and may be 12.0 μm or less, 11.0 μm or less, 10.0 μm or less, 9.0 μm or less, 8.0 μm or less, 7.0 μm or less, 6.0 μm or less, 5.0 μm or less, 4.0 μm or less, 2.0 μm or less, 1.0 μm or less, or 0.5 μm or less. The particle diameter D 50 (median diameter) of the modifier powder is measured, for example, by a dry laser diffraction/scattering method.
改質材粉末の酸素含有量が少ないと、SmFeN粉末中の酸素を多く吸収できて好ましい。この観点からは、改質材粉末の酸素含有量は、改質材粉末全体に対し、5.0質量%以下が好ましく、3.0質量%以下がより好ましく、1.0質量%以下がより一層好ましい。一方、改質材粉末の酸素の含有量を極度に低減することは、製造コストの増大を招く。このことから、改質材粉末の酸素の含有量は、改質材粉末全体に対して、0.1質量%以上、0.2質量%以上、又は0.3質量%以上であってよい。 A low oxygen content in the modifier powder is preferable because it can absorb a large amount of oxygen in the SmFeN powder. From this perspective, the oxygen content of the modifier powder is preferably 5.0 mass% or less, more preferably 3.0 mass% or less, and even more preferably 1.0 mass% or less, relative to the entire modifier powder. On the other hand, extremely reducing the oxygen content of the modifier powder leads to an increase in manufacturing costs. For this reason, the oxygen content of the modifier powder may be 0.1 mass% or more, 0.2 mass% or more, or 0.3 mass% or more, relative to the entire modifier powder.
〈混合工程〉
SmFeN粉末と改質材粉末を混合して、混合粉末を得る。混合方法に、特に制限はない。混合方法としては、乳鉢、マラーホイール式ミキサー、アジテータ式ミキサー、メカノフュージョン、V型混合器、及びボールミル等を用いて混合する方法が挙げられる。これらの方法を組み合わせてもよい。なお、V型混合器は、2つの筒型容器をV型に連結した容器を備え、その容器を回転することにより、容器中の粉末が、重力と遠心力で集合と分離が繰り返され、混合される装置である。
<Mixing process>
The SmFeN powder and the modifier powder are mixed to obtain a mixed powder. There is no particular limitation on the mixing method. Examples of the mixing method include a method using a mortar, a Muller wheel mixer, an agitator mixer, a mechanofusion, a V-type mixer, and a ball mill. These methods may be combined. The V-type mixer is a device that includes a container in which two cylindrical containers are connected in a V shape, and by rotating the container, the powder in the container is repeatedly aggregated and separated by gravity and centrifugal force, and mixed.
〈磁場成形工程〉
混合粉末を磁場中で圧縮成形して、磁場成形体を得る。これにより、磁場成形体に配向性を付与することができ、成形体(希土類磁石)に異方性を付与して残留磁化を向上させることができる。
<Magnetic field forming process>
The mixed powder is compressed in a magnetic field to obtain a magnetically compacted body, which can impart orientation to the magnetically compacted body and anisotropy to the compact (rare earth magnet), improving remanence.
磁場成形方法は、周囲に磁場発生装置を設置した成形型を用いて、混合粉末を圧縮成形する方法等、周知の方法でよい。成形圧力は、例えば、10MPa以上、20MPa以上、30MPa以上、50MPa以上、100MPa以上、又は150MPa以上であってよく、1500MPa以下、1000MPa以下、又は500MPa以下であってよい。前述の成形圧力を印加する時間は、例えば、0.5分以上、1分以上、又は3分以上であってよく、10分以下、7分以下、又は5分以下であってよい。印加する磁場の大きさは、例えば、500kA/m以上、1000kA/m以上、1500kA/m以上、又は1600kA/m以上であってよく、20000kA/m以下、15000kA/m以下、10000kA/m以下、5000kA/m以下、3000kA/m以下、又は2000kA/m以下であってよい。磁場の印加方法としては、電磁石を用いた静磁場を印加する方法、及び交流を用いたパルス磁場を印加する方法等が挙げられる。また、混合粉末の酸化を抑制するため、磁場成形は、不活性ガス雰囲気中で行われることが好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気が含まれる。 The magnetic field molding method may be a well-known method such as a method of compressing and molding the mixed powder using a mold around which a magnetic field generating device is installed. The molding pressure may be, for example, 10 MPa or more, 20 MPa or more, 30 MPa or more, 50 MPa or more, 100 MPa or more, or 150 MPa or more, and may be 1500 MPa or less, 1000 MPa or less, or 500 MPa or less. The time for applying the above-mentioned molding pressure may be, for example, 0.5 minutes or more, 1 minute or more, or 3 minutes or more, and may be 10 minutes or less, 7 minutes or less, or 5 minutes or less. The magnitude of the applied magnetic field may be, for example, 500 kA/m or more, 1000 kA/m or more, 1500 kA/m or more, or 1600 kA/m or more, and may be 20000 kA/m or less, 15000 kA/m or less, 10000 kA/m or less, 5000 kA/m or less, 3000 kA/m or less, or 2000 kA/m or less. Examples of methods for applying a magnetic field include a method of applying a static magnetic field using an electromagnet and a method of applying a pulse magnetic field using an alternating current. In addition, in order to suppress oxidation of the mixed powder, it is preferable that the magnetic field molding is performed in an inert gas atmosphere. The inert gas atmosphere includes a nitrogen gas atmosphere.
〈加圧焼結工程〉
磁場成形体を加圧焼結して、焼結体を得る。加圧焼結の方法は、特に限定されず、周知の方法を適用することができる。加圧焼結方法としては、例えば、キャビティを有するダイスと、キャビティの内部を摺動可能なパンチを準備し、キャビティの内部に磁場成形体を挿入し、パンチで磁場成形体に圧力を付加しつつ、磁場成形体を焼結する方法等が挙げられる。この方法の場合、典型的には、高周波誘導コイルを用いてダイスを加熱する。あるいは、放電プラズマ焼結(SPS)法を用いてもよい。
<Pressure sintering process>
The magnetic field compact is pressure-sintered to obtain a sintered body. The pressure-sintering method is not particularly limited, and any known method can be applied. As the pressure-sintering method, for example, a method is given in which a die having a cavity and a punch capable of sliding inside the cavity are prepared, the magnetic field compact is inserted inside the cavity, and the magnetic field compact is sintered while applying pressure to the magnetic field compact with the punch. In this method, typically, the die is heated using a high-frequency induction coil. Alternatively, a discharge plasma sintering (SPS) method may be used.
磁場成形体に圧力を付与しつつ、磁場成形体を焼結(以下、「加圧焼結する」ということがある。)できるように、加圧焼結条件を適宜選択すればよい。 The pressure sintering conditions can be appropriately selected so that the magnetic field compact can be sintered (hereinafter sometimes referred to as "pressure sintered") while pressure is applied to the magnetic field compact.
焼結温度が300℃以上であれば、磁場成形体中で、SmFeN粉末の粒子表面のFeと改質材粉末の金属亜鉛とが僅かに相互拡散して、焼結に寄与する。この観点からは、焼結温度は、例えば、310℃以上、320℃以上、340℃以上、又は350℃以上であってよい。一方、焼結温度が430℃以下であれば、SmFeN粉末の粒子表面のFeと改質材粉末の金属亜鉛とが過剰に相互拡散することはなく、後述する熱処理工程に支障を生じたり、得られた焼結体の磁気特性に悪影響を及ぼしたりすることはない。これらの観点からは、焼結温度は、420℃以下、410℃以下、400℃以下、390℃以下、380℃以下、370℃以下、又は360℃以下であってよい。 If the sintering temperature is 300°C or higher, the Fe on the particle surface of the SmFeN powder and the metallic zinc of the modifier powder will slightly interdiffuse in the magnetic field compact, contributing to sintering. From this perspective, the sintering temperature may be, for example, 310°C or higher, 320°C or higher, 340°C or higher, or 350°C or higher. On the other hand, if the sintering temperature is 430°C or lower, the Fe on the particle surface of the SmFeN powder and the metallic zinc of the modifier powder will not excessively interdiffuse, and will not cause any problems in the heat treatment process described below or adversely affect the magnetic properties of the obtained sintered body. From these perspectives, the sintering temperature may be 420°C or lower, 410°C or lower, 400°C or lower, 390°C or lower, 380°C or lower, 370°C or lower, or 360°C or lower.
焼結圧力については、焼結体の密度を高めることができる焼結圧力を、適宜選択すればよい。焼結圧力は、典型的には、100MPa以上、200MPa以上、400MPa以上、600MPa以上、800MPa以上、又は1000MPa以上であってよく、2000MPa以下、1800MPa以下、1600MPa以下、1500MPa以下、1300MPa以下、又は1200MPa以下であってよい。 The sintering pressure may be appropriately selected so as to increase the density of the sintered body. The sintering pressure may typically be 100 MPa or more, 200 MPa or more, 400 MPa or more, 600 MPa or more, 800 MPa or more, or 1000 MPa or more, and may be 2000 MPa or less, 1800 MPa or less, 1600 MPa or less, 1500 MPa or less, 1300 MPa or less, or 1200 MPa or less.
焼結時間は、SmFeN粉末の粒子表面のFeと改質材粉末とが僅かに相互拡散するよう、適宜決定すればよい。焼結時間には、熱処理温度に達するまでの昇温時間は含まない。焼結時間は、例えば、1分以上、2分以上、又は3分以上であってよく、30分以下、20分以下、10分以下、又は5分以下であってよい。 The sintering time may be appropriately determined so that the Fe on the particle surface of the SmFeN powder and the modifier powder slightly interdiffuse. The sintering time does not include the time required to raise the temperature to the heat treatment temperature. The sintering time may be, for example, 1 minute or more, 2 minutes or more, or 3 minutes or more, and may be 30 minutes or less, 20 minutes or less, 10 minutes or less, or 5 minutes or less.
焼結時間が経過したら、焼結体を冷却して、焼結を終了する。冷却速度は、速い方が、焼結体の酸化等を抑制することができる。冷却速度は、例えば、0.5~200℃/秒であってよい。 After the sintering time has elapsed, the sintered body is cooled to terminate the sintering. The faster the cooling rate, the more the oxidation of the sintered body can be suppressed. The cooling rate may be, for example, 0.5 to 200°C/sec.
焼結雰囲気については、磁場成形体及び焼結体の酸化を抑制するため、アルゴンガス雰囲気等の不活性ガス雰囲気が好ましい。不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。 As for the sintering atmosphere, an inert gas atmosphere such as an argon gas atmosphere is preferable to suppress oxidation of the magnetic compact and the sintered body. The inert gas atmosphere includes a nitrogen gas atmosphere.
上述したように、加圧焼結によって、SmFeN粉末粒子表面のFeと改質材粉末とが僅かに相互拡散するが、任意で、その僅かな相互拡散部の一部を進行させて、改質を進行させてもよい。その際には、改質抑制被膜形成工程及び熱処理工程を行う。以下、改質抑制被膜形成工程及び熱処理工程について説明する。 As described above, the Fe on the surface of the SmFeN powder particles and the modifier powder undergo slight interdiffusion during pressure sintering, but optionally, some of this slight interdiffusion can be allowed to progress to allow the modification to proceed. In this case, a modification-suppressing coating formation process and a heat treatment process are performed. The modification-suppressing coating formation process and the heat treatment process are described below.
〈改質抑制被膜形成工程〉
加圧焼結前に、予め、第二粒子群の粒子表面に、改質抑制被膜を形成する。これにより、第二粒子群の粒子表面の改質を抑制することができる。改質抑制被膜の形成は、加圧焼結前であればよく、典型的には、SmFeN粉末と改質材粉末の混合前である。
<Modification suppression coating formation process>
Prior to pressure sintering, a modification-inhibiting coating is formed on the particle surfaces of the second particle group in advance. This makes it possible to inhibit modification of the particle surfaces of the second particle group. The modification-inhibiting coating may be formed before pressure sintering, typically before mixing the SmFeN powder and the modifier powder.
第二粒子群の粒子表面の改質を抑制する理由について、次に説明する。 The reason for suppressing modification of the particle surface of the second particle group is explained below.
加圧焼結で得られた焼結体を、さらに熱処理することによって、SmFeN粉末粒子表面のFeと改質材粉末の相互拡散が進行し、改質が進行して、保磁力向上に寄与する。熱処理工程の詳細については後述する。 By further heat treating the sintered body obtained by pressure sintering, the interdiffusion of Fe on the surface of the SmFeN powder particles and the modifier powder progresses, and the modification progresses, contributing to an improvement in the coercive force. Details of the heat treatment process will be described later.
本開示の製造方法で用いるSmFeN粉末は、大粒径を有する第一粒子群と小粒径を有する第二粒子群を含む。これにより、焼結体の密度が向上し、その結果、磁化が向上する。このようにして得られた焼結体を熱処理すると、第二粒子群の粒子は、比表面積が大きいため、改質が進行し易く、第二粒子群の粒子中の磁性相の一部も改質されてしまうことがある。そうすると、焼結体の密度が向上しても、磁化が幾分低下してしまうことがある。そこで、加圧焼結前に、予め、第二粒子群の粒子表面に、改質抑制被膜を形成して、第二粒子群の粒子表面の改質を抑制することが好ましい。これにより、第二粒子群の粒子中の磁性相の一部も改質されてしまうことを回避でき、その結果、磁化が幾分低下することを回避できる。 The SmFeN powder used in the manufacturing method of the present disclosure includes a first particle group having a large particle size and a second particle group having a small particle size. This improves the density of the sintered body, and as a result, the magnetization improves. When the sintered body obtained in this manner is heat-treated, the particles of the second particle group are easily modified because of their large specific surface area, and some of the magnetic phase in the particles of the second particle group may also be modified. In that case, even if the density of the sintered body is improved, the magnetization may decrease somewhat. Therefore, it is preferable to form a modification-suppressing coating on the particle surfaces of the second particle group before pressure sintering to suppress the modification of the particle surfaces of the second particle group. This makes it possible to avoid some of the magnetic phase in the particles of the second particle group being modified, and as a result, it is possible to avoid some decrease in magnetization.
上述したように、第一粒子群及び第二粒子群は、SmFeN粉末を分級して得られる。このとき、第一粒子群と比較して、第二粒子群は、高い保磁力を有しているため、第二粒子群は、第一粒子群ほど、改質しなくてもよい。そのため、第二粒子群の粒子表面の改質を抑制することは好都合である。 As described above, the first particle group and the second particle group are obtained by classifying SmFeN powder. In this case, since the second particle group has a higher coercive force than the first particle group, the second particle group does not need to be modified to the same extent as the first particle group. Therefore, it is advantageous to suppress modification of the particle surfaces of the second particle group.
また、磁性粉末中に、高保磁力を有する磁性粉末(以下、「高保磁力粉末」ということがある。)と低保磁力を有する磁性粉末(以下、「低保磁力粉末」ということがある。)が共存しているとき、そのような磁性粉末の成形体の角形性、特に高温での角形性が低下することがある。これについて、図面を用いて、次のように説明することができる。なお、本明細書において、特に断りのない限り、磁気特性に関し、「高温」とは、100~200℃を意味し、角形性は、10%減磁Hkで評価する。 In addition, when magnetic powders having high coercivity (hereinafter sometimes referred to as "high coercivity powders") and magnetic powders having low coercivity (hereinafter sometimes referred to as "low coercivity powders") coexist in a magnetic powder, the squareness of the compact made of such magnetic powders, especially at high temperatures, may decrease. This can be explained as follows using drawings. In this specification, unless otherwise specified, "high temperature" in relation to magnetic properties means 100 to 200°C, and squareness is evaluated at 10% demagnetization Hk.
図10は、高温での、低保磁力粉末の成形体の減磁曲線と、低保磁力粉末と高保磁力粉末の混合粉末の成形体の減磁曲線とを示すグラフである。図10から、低保磁力粉末と高保磁力粉末の混合粉末の成形体と比較して、低保磁力粉末の成形体は、保磁力には劣るが、角形性には優れることが理解できる。 Figure 10 is a graph showing the demagnetization curves of a compact made of low coercivity powder and a compact made of a mixed powder of low coercivity powder and high coercivity powder at high temperatures. It can be seen from Figure 10 that compared to the compact made of the mixed powder of low coercivity powder and high coercivity powder, the compact made of low coercivity powder has inferior coercivity but superior squareness.
上述したように、第一粒子群は低保磁力粉末に相当し、第二粒子群は高保磁力粉末に相当する。第二粒子群に改質抑制被膜を形成すると、第二粒子群がさらに高い保磁力を有するようになることを抑制できる。このことから、第一粒子群の保磁力と第二粒子群の保磁力の差が拡大することを抑制でき、角形性を向上することができる。その結果、第一粒子群と第二粒子群とで焼結体の密度を向上させることによって、磁化を向上させた場合でも、角形性を向上させることができ、一層好ましい。 As described above, the first particle group corresponds to a low coercive force powder, and the second particle group corresponds to a high coercive force powder. By forming a modification-inhibiting coating on the second particle group, it is possible to inhibit the second particle group from having an even higher coercive force. This makes it possible to inhibit the difference between the coercive force of the first particle group and the coercive force of the second particle group from increasing, and improves the squareness. As a result, by improving the density of the sintered body between the first particle group and the second particle group, it is possible to improve the squareness even when the magnetization is improved, which is even more preferable.
改質抑制被膜は、第二粒子群の粒子中の磁性相及び第二粒子群の粒子表面のFeと、改質材粉末との相互拡散を抑制することができ、かつ、本開示の製造方法で得られる希土類磁石の磁気特性に悪影響を及ぼすことがなければ、特に制限はない。このような改質抑制被膜は、典型的には、リン酸を含有するが、これに限られない。 There are no particular limitations on the modification-inhibiting coating, so long as it can inhibit interdiffusion between the magnetic phase in the particles of the second particle group and the Fe on the particle surfaces of the second particle group, and the modifier powder, and does not adversely affect the magnetic properties of the rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure. Such a modification-inhibiting coating typically contains phosphoric acid, but is not limited to this.
改質抑制被膜が、リン酸を含有する被膜である場合には、改質抑制被膜中のリン酸含有割合は、改質抑制被膜全体に対して、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、又は90質量%以上であってよく、100質量%であってもよい。また、改質抑制被膜が、リン酸を含有する被膜である場合には、その厚さは5nm以上、10nm以上、20nm以上、30nm以上、40nm以上、又は50nm以上であってよく、100nm以下、90nm以下、80nm以下、70nm以下、又は60nm以下であってよい。 When the modification-inhibiting coating is a coating containing phosphoric acid, the phosphoric acid content in the modification-inhibiting coating may be 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, or 90% by mass or more, or may be 100% by mass, based on the entire modification-inhibiting coating. Also, when the modification-inhibiting coating is a coating containing phosphoric acid, its thickness may be 5 nm or more, 10 nm or more, 20 nm or more, 30 nm or more, 40 nm or more, or 50 nm or more, and may be 100 nm or less, 90 nm or less, 80 nm or less, 70 nm or less, or 60 nm or less.
第二粒子群にリン酸を含有する被膜を形成する方法に、特に制限はないが、例えば、次の方法が挙げられる。 There are no particular limitations on the method for forming a coating containing phosphoric acid on the second particle group, but examples include the following methods:
第二粒子群の粒子にリン酸処理することで、第二粒子群の粒子表面にP-O結合を有する不動態膜を形成する。リン酸処理工程では、リン酸処理薬と第二粒子群の粒子を反応させる。リン酸処理薬としては、例えば、オルトリン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム等のリン酸塩系、次亜リン酸系、次亜リン酸塩系、ピロリン酸、ポリリン酸系等の無機リン酸、有機リン酸が挙げられる。これらのリン酸源を基本的には水中、またはIPNなどの有機溶媒中に溶解させ、必要に応じて硝酸イオン等の反応促進剤、Vイオン、Crイオン、Moイオン等の結晶微細化剤を添加したリン酸浴中に第二粒子群の粒子を投入し、第二粒子群の粒子表面にP-O結合を有する不動態膜を形成する。 By subjecting the particles of the second particle group to a phosphate treatment, a passivation film having a P-O bond is formed on the particle surface of the second particle group. In the phosphate treatment process, a phosphate treatment agent is reacted with the particles of the second particle group. Examples of the phosphate treatment agent include inorganic phosphoric acids and organic phosphoric acids such as phosphate salts such as orthophosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, zinc phosphate, and calcium phosphate, hypophosphorous acid, hypophosphite salts, pyrophosphoric acid, and polyphosphoric acid. These phosphate sources are basically dissolved in water or an organic solvent such as an IPN, and the particles of the second particle group are placed in a phosphate bath to which a reaction accelerator such as nitrate ions and a crystal refiner such as V ions, Cr ions, and Mo ions have been added as necessary, to form a passivation film having a P-O bond on the particle surface of the second particle group.
〈熱処理工程〉
加圧焼結前に、予め、第二粒子群の粒子表面に、改質抑制被膜を形成(以下、単に、「第二粒子群の粒子表面に改質抑制被膜を形成」ということがある。)した場合には、加圧焼結後の焼結体を熱処理して、焼結体中の第一粒子群の粒子表面の改質を進行させる。これについて、図面を用いて説明する。
<Heat treatment process>
In the case where a modification-inhibiting coating is formed on the particle surfaces of the second particle group before pressure sintering (hereinafter, simply referred to as "forming a modification-inhibiting coating on the particle surfaces of the second particle group"), the sintered body after pressure sintering is heat-treated to promote modification of the particle surfaces of the first particle group in the sintered body. This will be explained with reference to the drawings.
図11は、本開示の製造方法において、第二粒子群の粒子表面に改質抑制被膜を形成し、加圧焼結及び熱処理して得た希土類磁石の組織の一例を示す模式図である。図12は、第二粒子群の粒子表面に改質抑制被膜を形成せず、加圧焼結及び熱処理して得た希土類磁石の組織の一例を示す模式図である。図11及び図12の組織を、図1の組織と比較しながら説明する。 Figure 11 is a schematic diagram showing an example of the structure of a rare earth magnet obtained by forming a modification-inhibiting coating on the particle surfaces of the second particle group, and then performing pressure sintering and heat treatment in the manufacturing method disclosed herein. Figure 12 is a schematic diagram showing an example of the structure of a rare earth magnet obtained by not forming a modification-inhibiting coating on the particle surfaces of the second particle group, and performing pressure sintering and heat treatment. The structures of Figures 11 and 12 will be explained in comparison with the structure of Figure 1.
図1の組織と比較して、図11及び図12の組織のいずれも、第一粒子群11の粒子表面の改質相30が、やや厚い。これは、図1の組織を有する希土類磁石を得るには、焼結体を熱処理していないのに対し、図11及び図12の組織を有する希土類磁石を得るには、焼結体に熱処理をしており、その熱処理によって、第一粒子群11の粒子表面の改質が進行しているためである。第一粒子群11の粒子は、比表面積が比較的小さいため、熱処理によって改質が過剰に進行することはなく、熱処理しない場合と比較して、改質相30がやや厚くなるに留まる。
Compared to the structure in FIG. 1, the modified
図1の組織と比較して、図11の組織では、第二粒子群12の粒子表面の改質相30の厚さが、ほぼ同一であるのに対し、図12の組織では、第二粒子群12の粒子表面の改質相30が厚い。これは、図11の組織を有する希土類磁石を得るのには、第二粒子群12の粒子表面に改質抑制被膜を形成しているのに対し、図12の組織を有する希土類磁石を得るのには、第二粒子群12の粒子表面に改質抑制被膜を形成していないためである。これにより、図11の組織を有する希土類磁石を得る際、焼結体の熱処理中に、第二粒子群12の粒子表面の改質がほとんど進行しないのに対して、図12の組織を有する希土類磁石を得る際には、焼結体の熱処理中に、第二粒子群12の粒子表面の改質が進行し易いためである。図11の組織では、第二粒子群12の粒子表面の改質の進行が抑制されていることから、角形性が向上する。そのため、第二粒子群12の粒子表面に改質抑制被膜を形成することが好ましい。
Compared to the structure of FIG. 1, in the structure of FIG. 11, the thickness of the modified
理論に拘束されないが、加圧焼結後の焼結体の熱処理中に、第二粒子群の粒子表面に形成した改質抑制被膜は、改質抑制被膜を構成する元素に分解され、これらの元素が、改質相中に存在すると考えられる。このことから、改質相は、Fe-Zn合金相中に、上述の改質抑制被膜に由来する元素が存在している相であると考えられる。 Without being bound by theory, it is believed that during heat treatment of the sintered body after pressure sintering, the modification-inhibiting coating formed on the particle surfaces of the second particle group is decomposed into the elements that make up the modification-inhibiting coating, and these elements are present in the modification phase. From this, it is believed that the modification phase is a phase in which the elements originating from the above-mentioned modification-inhibiting coating are present in the Fe-Zn alloy phase.
加圧焼結後の焼結体の熱処理条件は、SmFeN粉末粒子表面、特に、第一粒子群の粒子表面を改質可能な条件を適宜決定すればよい。熱処理温度は、例えば、350℃以上、360℃以上、370℃以上、又は380℃以上であってよく、410℃以下、400℃以下、又は390℃以下であってよい。熱処理時間は、6時間以上、12時間以上、又は18時間以上であってよく、48時間以下、42時間以下、36時間以下、30時間以下、又は24時間以下であってよい。 The heat treatment conditions for the sintered body after pressure sintering may be appropriately determined so as to modify the surface of the SmFeN powder particles, particularly the surface of the particles of the first particle group. The heat treatment temperature may be, for example, 350°C or more, 360°C or more, 370°C or more, or 380°C or more, and 410°C or less, 400°C or less, or 390°C or less. The heat treatment time may be 6 hours or more, 12 hours or more, or 18 hours or more, and 48 hours or less, 42 hours or less, 36 hours or less, 30 hours or less, or 24 hours or less.
上述の熱処理条件で、加圧焼結後の焼結体を熱処理すると、第一粒子群の粒子表面の改質相の厚さは、例えば、20~50nm程度である。これは、第一粒子群の粒子表面には、改質抑制被膜を形成しないためである。また、上述の熱処理条件で、加圧焼結後の焼結体を熱処理すると、第二粒子群の粒子表面の改質相の厚さは、改質抑制被膜を形成しない場合には20~50nm程度であり、改質抑制被膜を形成する場合には1~20nm程度である。 When the sintered body after pressure sintering is heat treated under the above-mentioned heat treatment conditions, the thickness of the modified phase on the particle surface of the first particle group is, for example, about 20 to 50 nm. This is because a modification-inhibiting coating is not formed on the particle surface of the first particle group. Furthermore, when the sintered body after pressure sintering is heat treated under the above-mentioned heat treatment conditions, the thickness of the modified phase on the particle surface of the second particle group is about 20 to 50 nm when no modification-inhibiting coating is formed, and about 1 to 20 nm when a modification-inhibiting coating is formed.
焼結体の酸化を抑制するため、真空中又は不活性ガス雰囲気中で焼結体を熱処理することが好ましい、不活性ガス雰囲気には、窒素ガス雰囲気を含む。焼結体の熱処理は、加圧焼結に用いた成形型内で、加圧焼結に続いて行ってもよいが、その場合には、熱処理中は焼結体に圧力を負荷しない。加圧焼結に用いた成形型とは、例えば、キャビティを有するダイスである。上述した熱処理条件を満足すれば、正常な磁性相が分解してα-Fe相を生成し、その生成の結果、FeとZnとが過剰に相互拡散することはない。熱処理を真空中で行う場合には、雰囲気の絶対圧は、1×10-7Pa以上、1×10-6Pa以上、又は1×10-5Pa以上であってよく、1×10-2Pa以下、1×10-3Pa以下、又は1×10-4Pa以下であってよい。 In order to suppress oxidation of the sintered body, it is preferable to heat treat the sintered body in a vacuum or in an inert gas atmosphere, including a nitrogen gas atmosphere. The heat treatment of the sintered body may be performed in the mold used for the pressure sintering, following the pressure sintering, but in that case, no pressure is applied to the sintered body during the heat treatment. The mold used for the pressure sintering is, for example, a die having a cavity. If the above-mentioned heat treatment conditions are satisfied, the normal magnetic phase decomposes to generate an α-Fe phase, and as a result of this generation, Fe and Zn do not diffuse excessively with each other. When the heat treatment is performed in a vacuum, the absolute pressure of the atmosphere may be 1×10 −7 Pa or more, 1×10 −6 Pa or more, or 1×10 −5 Pa or more, and may be 1×10 −2 Pa or less, 1×10 −3 Pa or less, or 1×10 −4 Pa or less.
これまで説明してきた本開示の製造方法で得られた希土類磁石について、以下に説明する。 The rare earth magnets obtained using the manufacturing method disclosed above are described below.
《希土類磁石》
本開示の製造方法で得た希土類磁石(以下、「本開示の希土類磁石」ということがある。)は、Sm、Fe、及びNを含有し、少なくとも一部がTh2Zn17型及びTh2Ni17型のいずれかの結晶構造を有する磁性相を備える。磁性相の組成等は、「〈磁性粉末準備工程〉」で説明したとおりである。
Rare earth magnets
The rare earth magnet obtained by the manufacturing method of the present disclosure (hereinafter, sometimes referred to as the "rare earth magnet of the present disclosure") contains Sm, Fe, and N, and has a magnetic phase at least a part of which has either a Th2Zn17 type or a Th2Ni17 type crystal structure. The composition of the magnetic phase is as described in "Magnetic powder preparation process".
本開示の希土類磁石は、SmFeN粉末と、金属亜鉛及び亜鉛合金の少なくともいずれかを含有する改質材粉末との混合粉末を用いて得られる。そのため、本開示の希土類磁石は、改質材粉末に由来する亜鉛成分を含有する。そして、上述したように、SmFeN粉末の粒子の一部と、改質材粉末の亜鉛成分の一部とは、相互に拡散して、Fe-Zn合金相を形成する。本明細書では、特に断りのない限り、「亜鉛成分」の含有量は、Zn(亜鉛元素)の含有量(含有割合)を意味する。本開示の希土類磁石の亜鉛成分は、改質材粉末の金属亜鉛に由来し、亜鉛成分の含有量の範囲は、1~30質量%であることが好ましい。 The rare earth magnet of the present disclosure is obtained by using a mixed powder of SmFeN powder and a modifier powder containing at least one of metallic zinc and a zinc alloy. Therefore, the rare earth magnet of the present disclosure contains a zinc component derived from the modifier powder. As described above, a part of the particles of the SmFeN powder and a part of the zinc component of the modifier powder diffuse into each other to form an Fe-Zn alloy phase. In this specification, unless otherwise specified, the content of the "zinc component" means the content (content ratio) of Zn (zinc element). The zinc component of the rare earth magnet of the present disclosure is derived from the metallic zinc of the modifier powder, and the range of the zinc component content is preferably 1 to 30 mass%.
《変形》
これまで説明してきたこと以外でも、本開示の製造方法は、特許請求の範囲に記載した内容の範囲内で種々の変形を加えることができる。
《Transform》
In addition to what has been described above, the manufacturing method of the present disclosure can be modified in various ways within the scope of the claims.
例えば、SmFeN粉末中の微粉粒子の一部を、磁場成形前に、予め除去しておいてもよい。微粉粒子除去操作(微粉粒子除去方法)に、特に制限はない。微粉除去操作(微粉除去方法)としては、サイクロン(登録商標)分級装置を用いる方法、ふるいを用いる方法、磁場を利用する方法、及び静電気を利用する方法等が挙げられる。これらの組合せであってもよい。微粉粒子除去によって、成形体(希土類磁石)の密度を一層高め、磁化をさらに高めることができる。 For example, some of the fine particles in the SmFeN powder may be removed in advance before the magnetic field compaction. There are no particular limitations on the fine particle removal operation (fine particle removal method). Examples of fine particle removal operations (fine particle removal methods) include a method using a cyclone (registered trademark) classifier, a method using a sieve, a method using a magnetic field, and a method using static electricity. Combinations of these methods are also possible. By removing the fine particles, the density of the compact (rare earth magnet) can be further increased, and the magnetization can be further increased.
以下、本開示の製造方法を実施例及び比較例により、さらに具体的に説明する。なお、本開示の製造方法は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。 The manufacturing method of the present disclosure will be explained in more detail below with reference to examples and comparative examples. Note that the manufacturing method of the present disclosure is not limited to the conditions used in the following examples.
《試料の準備》
実施例1~8及び比較例1~7の試料を次の要領で準備した。
<Sample preparation>
Samples of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 7 were prepared as follows.
〈実施例1~8及び比較例1~5〉
純水2.0kgにFeSO4・7H2O 5.0kgを混合溶解した。さらにSm2O3 0.49kg、70%硫酸 0.74kg、La2O3 0.035kgを加えてよく攪拌し、完全に溶解させた。次に、得られた溶液に純水を加え、最終的にFe濃度が0.726mol/L、Sm濃度が0.112mol/Lとなるように調整し、SmFeLa硫酸溶液とした。
Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5
5.0 kg of FeSO 4 · 7H 2 O was mixed and dissolved in 2.0 kg of pure water. 0.49 kg of Sm 2 O 3 , 0.74 kg of 70% sulfuric acid, and 0.035 kg of La 2 O 3 were further added and thoroughly stirred to completely dissolve. Next, pure water was added to the obtained solution, and the final Fe concentration was adjusted to 0.726 mol / L and the Sm concentration to 0.112 mol / L to obtain a SmFeLa sulfuric acid solution.
[沈殿工程]
温度が40℃に保たれた純水20kg中に、調製したSmFeLa硫酸溶液全量を反応開始から70分間で攪拌しながら滴下し、同時に15%アンモニア液を滴下させ、pHを7~8に調整した。これにより、SmFeLa水酸化物を含むスラリーを得た。得られたスラリーをデカンテーションにより純水で洗浄した後、水酸化物を固液分離した。分離した水酸化物を100℃のオーブン中で10時間乾燥した。
[Precipitation step]
The entire amount of the prepared SmFeLa sulfuric acid solution was dropped into 20 kg of pure water kept at a temperature of 40°C over a period of 70 minutes from the start of the reaction while stirring, and at the same time, 15% ammonia solution was dropped to adjust the pH to 7 to 8. This resulted in a slurry containing SmFeLa hydroxide. The obtained slurry was washed with pure water by decantation, and the hydroxide was subjected to solid-liquid separation. The separated hydroxide was dried in an oven at 100°C for 10 hours.
[酸化工程]
沈殿工程で得られた水酸化物を大気中1000℃で1時間、焼成処理した。冷却後、原料粉末として赤色のSmFeLa酸化物を得た。
[Oxidation process]
The hydroxide obtained in the precipitation step was calcined in air at 1000° C. for 1 hour. After cooling, red SmFeLa oxide was obtained as a raw material powder.
[前処理工程]
SmFeLa酸化物100gを、嵩厚10mmとなるように鋼製容器に入れた。容器を炉内に入れ、100Paまで減圧した後、水素ガスを導入しながら、前処理温度の850℃まで昇温し、そのまま15時間保持した。非分散赤外吸収法(ND-IR)(株式会社堀場製作所製のEMGA-820)により酸素濃度を測定したところ、5質量%であった。これにより、Smと結合している酸素は還元されず、Feと結合している酸素のうち、95%が還元される黒色の部分酸化物を得たことがわかった。
[Pretreatment process]
100 g of SmFeLa oxide was placed in a steel container so that the bulk thickness was 10 mm. The container was placed in a furnace, and after reducing the pressure to 100 Pa, the temperature was raised to the pretreatment temperature of 850° C. while introducing hydrogen gas, and the temperature was maintained for 15 hours. The oxygen concentration was measured by non-dispersive infrared absorption (ND-IR) (EMGA-820 manufactured by Horiba, Ltd.) and found to be 5 mass %. This revealed that the oxygen bonded to Sm was not reduced, and 95% of the oxygen bonded to Fe was reduced to obtain a black partial oxide.
[還元工程]
前処理工程で得られた部分酸化物60gと平均粒子径約6mmの金属カルシウム19.2gとを混合して炉内に入れた。炉内を真空排気した後、アルゴンガス(Arガス)を導入した。1090℃まで上昇させて、45分間保持し、その後、冷却してSmFe粉末粒子を得た。
[Reduction process]
60 g of the partial oxide obtained in the pretreatment process and 19.2 g of metallic calcium having an average particle size of about 6 mm were mixed and placed in a furnace. After evacuating the furnace, argon gas (Ar gas) was introduced. The temperature was raised to 1090° C. and held for 45 minutes, and then cooled to obtain SmFe powder particles.
[窒化工程]
引き続き、炉内温度を100℃まで冷却した後、真空排気を行い、窒素ガスを導入しながら、第一温度の430℃まで上昇させて、3時間保持した。続いて第二温度の500℃まで上昇させて1時間保持した後、冷却して磁性粒子を含む塊状の生成物を得た。
[Nitriding process]
Subsequently, the temperature inside the furnace was cooled to 100° C., and then the furnace was evacuated to a vacuum, and while introducing nitrogen gas, the temperature was increased to a first temperature of 430° C. and held for 3 hours. Subsequently, the temperature was increased to a second temperature of 500° C. and held for 1 hour, and then cooled to obtain a mass product containing magnetic particles.
[後処理工程]
窒化工程で得られた塊状の生成物を純水3kgに投入し、30分間攪拌した。静置した後デカンテーションにより上澄みを排水した。純水への投入、攪拌及びデカンテーションを10回繰り返した。次いで99.9%酢酸2.5gを投入して15分間攪拌した。静置した後、デカンテーションにより上澄みを排水した。純水への投入、攪拌及びデカンテーションを2回繰り返した。
[Post-processing process]
The aggregated product obtained in the nitriding step was poured into 3 kg of pure water and stirred for 30 minutes. After standing, the supernatant was drained by decantation. The process of pouring into pure water, stirring and decantation was repeated 10 times. Then, 2.5 g of 99.9% acetic acid was poured into the product and stirred for 15 minutes. After standing, the supernatant was drained by decantation. The process of pouring into pure water, stirring and decantation was repeated twice.
[酸処理工程]
後処理工程で得られた粉末100質量部に対して、塩化水素として4.3質量部となるように、6%塩酸水溶液を添加して、1分間、撹拌した。静置した後、デカンテーションにより上澄みを排水した。純水への投入、攪拌及びデカンテーションを2回繰り返した。固液分離した後80℃で真空乾燥を3時間行い、Sm9.2Fe77.1N13.59La0.11を組成とするSmFeN粉末を得た。
[Acid treatment step]
A 6% aqueous hydrochloric acid solution was added to 100 parts by mass of the powder obtained in the post-treatment process so that the hydrogen chloride content was 4.3 parts by mass, and the mixture was stirred for 1 minute. After standing, the supernatant was drained by decantation. The mixture was poured into pure water, stirred, and decanted twice. After solid-liquid separation, the mixture was vacuum dried at 80°C for 3 hours to obtain SmFeN powder having a composition of Sm 9.2 Fe 77.1 N 13.59 La 0.11 .
SmFeN粉末をパラフィンワックスと共に試料容器に詰め、ドライヤーにてパラフィンワックスを溶融させた後、16kA/mの配向磁場にてその磁化容易軸を揃えた。この磁場配向した試料を32kA/mの着磁磁場でパルス着磁し、最大磁場16kA/mのVSM(振動試料型磁力計)を用いて、室温にて磁気特性を測定したところ、残留磁化1.44T、保磁力750kA/mであった。 The SmFeN powder was packed into a sample container together with paraffin wax, and the paraffin wax was melted in a dryer, after which the easy axis of magnetization was aligned in an orientation magnetic field of 16 kA/m. This magnetically oriented sample was pulse magnetized in a magnetizing magnetic field of 32 kA/m, and the magnetic properties were measured at room temperature using a VSM (vibrating sample magnetometer) with a maximum magnetic field of 16 kA/m, revealing a residual magnetization of 1.44 T and a coercive force of 750 kA/m.
上述のようにして得たSmFeN粉末を分級し、第一粒子群の粉末及び第二粒子群の粉末を得た。そして、第一粒子群の粉末と第二粒子群の粉末を、N型混合器を用いて混合して、磁性粉末を得た。第一粒子群及び第二粒子群それぞれの粒度分布は表1に示すとおりであった。第一粒子群の総体積と第二粒子群の総体積との比(第一粒子群の総体積:第二粒子群の総体積)は表1-1に示すとおりであった。表1-1には、第一粒子群及び第二粒子群それぞれの、粒子残留磁化σrを併記した。 The SmFeN powder obtained as described above was classified to obtain a powder of the first particle group and a powder of the second particle group. The powder of the first particle group and the powder of the second particle group were then mixed using an N-type mixer to obtain a magnetic powder. The particle size distribution of each of the first particle group and the second particle group was as shown in Table 1. The ratio of the total volume of the first particle group to the total volume of the second particle group (total volume of the first particle group:total volume of the second particle group) was as shown in Table 1-1. Table 1-1 also lists the particle remanence magnetization σr of each of the first particle group and the second particle group.
改質材粉末として、金属亜鉛粉末を準備した。金属亜鉛粉末のD50は0.5μmであった。また、金属亜鉛粉末の純度は99.5質量%であった。 A metallic zinc powder was prepared as the modifier powder. The metallic zinc powder had a D50 of 0.5 μm and a purity of 99.5% by mass.
磁性粉末(第一粒子群の粉末と第二粒子群の粉末)と改質材粉末を混合して、混合粉末を得た。また、混合粉末全体に対する金属亜鉛の混合量は、5質量%であった。 The magnetic powder (powder of the first particle group and powder of the second particle group) and the modifier powder were mixed to obtain a mixed powder. The amount of metallic zinc mixed in the total mixed powder was 5 mass%.
混合粉末を磁場中で圧縮成形し磁場成形体を得た。圧縮成形の圧力は50MPaであった。この圧力の印加時間は1分であった。印加した磁場は1600kA/mであった。また、圧縮成形は、窒素雰囲気中で行った。 The mixed powder was compression molded in a magnetic field to obtain a magnetically molded body. The pressure for compression molding was 50 MPa. This pressure was applied for 1 minute. The magnetic field applied was 1600 kA/m. The compression molding was performed in a nitrogen atmosphere.
磁場成形体を加圧焼結した。実施例1~6及び比較例1~5の試料については、高周波誘導コイルを用いて、アルゴンガス雰囲気中(97000Pa)で加圧焼結を行った。実施例7~8の試料については、放電プラズマ加熱(SPS法)を用いて、窒素ガス雰囲気中(10000Pa)で加圧焼結を行った。いずれの試料においても、焼結温度は380℃、焼結圧力は1000MPa、そして、焼結圧力の印加時間は5分であった。 The magnetic field compacts were pressure sintered. For the samples of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, pressure sintering was performed in an argon gas atmosphere (97,000 Pa) using a high-frequency induction coil. For the samples of Examples 7 to 8, pressure sintering was performed in a nitrogen gas atmosphere (10,000 Pa) using discharge plasma heating (SPS method). For all samples, the sintering temperature was 380°C, the sintering pressure was 1,000 MPa, and the sintering pressure was applied for 5 minutes.
〈比較例6~7〉
磁性粉末として、第一粒子群の粉末のみを用い、第二粒子群の粉末を用いなかったこと以外、実施例1と同様に比較例6の試料を、実施例3と同様に比較例7の試料を、それぞれ準備した。
Comparative Examples 6 to 7
A sample of Comparative Example 6 was prepared in the same manner as in Example 1, and a sample of Comparative Example 7 was prepared in the same manner as in Example 3, except that only powder of the first particle group was used as the magnetic powder and no powder of the second particle group was used.
〈実施例9〉
第二粒子群の粒子表面にリン酸を含有する被膜を形成し、加圧焼結後の焼結体を熱処理したこと以外、実施例4と同様に実施例9の試料を準備した。リン酸を含有する被膜の形成は、SmFeN粉末(第一粒子群の粉末と第二粒子群の粉末)と改質材粉末の混合前に行った。すなわち、SmFeN粉末を第一粒子群と第二粒子群に分級し、第二粒子群の粒子表面にリン酸を含有する被膜を形成し、分級したままの第一粒子群の粉末、リン酸を含有する被膜を形成した第二粒子群の粉末、及び改質材粉末を混合した。
Example 9
A sample of Example 9 was prepared in the same manner as in Example 4, except that a coating containing phosphoric acid was formed on the particle surface of the second particle group, and the sintered body after pressure sintering was heat-treated. The coating containing phosphoric acid was formed before mixing the SmFeN powder (powder of the first particle group and powder of the second particle group) with the modifier powder. That is, the SmFeN powder was classified into the first particle group and the second particle group, a coating containing phosphoric acid was formed on the particle surface of the second particle group, and the powder of the first particle group as classified, the powder of the second particle group on which the coating containing phosphoric acid was formed, and the modifier powder were mixed.
リン酸を含有する被膜の形成は、リン酸処理工程前に、準備工程として、分散工程及び表面処理工程を行った。分散工程及び表面処理工程並びにリン酸処理工程の詳細は次のとおりである。 To form the coating containing phosphoric acid, a dispersion process and a surface treatment process were carried out as preparatory processes prior to the phosphoric acid treatment process. Details of the dispersion process, surface treatment process, and phosphoric acid treatment process are as follows.
[分散工程]
振動ミルに用いる容器の容積に対して、第二粒子群の粉末が5体積%、メディア(鉄芯ナイロンメディア、直径10mm、被覆部ナイロンのビッカース定数7、比重7.48g/cm3)が60体積%となるように、第二粒子群の粉末とメディアを容器に入れた。振動ミルにより、窒素雰囲気下、60分間分散し、中間粉末を得た。
[Dispersion process]
The powder of the second particle group and the media were placed in a container so that the powder of the second particle group was 5 volume % and the media (iron-core nylon media,
[表面処理工程]
得られた中間粉末を純水に投入し、1分間攪拌した。このスラリーに、酸溶液を入れエッチングを行なった。酸溶液は、塩酸溶液を用いた。攪拌をしながら、中間粉末100gに対して、50g以上の5%塩酸を添加した。そして、pH=3以上になったのを確認し、スラリーの電気伝導率が100μS/cm以下になるまでデカントを行った。
[Surface treatment process]
The obtained intermediate powder was put into pure water and stirred for 1 minute. An acid solution was added to this slurry to perform etching. The acid solution used was a hydrochloric acid solution. 50 g or more of 5% hydrochloric acid was added to 100 g of the intermediate powder while stirring. Then, after confirming that the pH was 3 or more, decantation was performed until the electrical conductivity of the slurry was 100 μS/cm or less.
[リン酸処理工程]
得られたスラリーに対して、リン酸溶液を加えた。リン酸溶液を、第二粒子群の粒子の固形分に対して、PO4として1質量%分投入した。5分間にわたり攪拌し、固液分離した後、120℃で真空乾燥を3時間行い、リン酸を含有する被膜を形成した第二粒子群の粉末を得た。
[Phosphating process]
A phosphoric acid solution was added to the obtained slurry. The phosphoric acid solution was added in an amount of 1 mass% as PO4 relative to the solid content of the particles of the second particle group. After stirring for 5 minutes and performing solid-liquid separation, vacuum drying was performed at 120°C for 3 hours to obtain a powder of the second particle group having a coating film containing phosphoric acid.
加圧焼結後の焼結体を、表2-1及び表2-2に示す条件で熱処理した。表2-1には、第一粒子群及び第二粒子群それぞれの、粒子残留磁化σr及び粒子保磁力Hcを併記した。また、表2-1では、「リン酸を含有する被膜」を「リン酸被膜」と表記した。 The sintered body after pressure sintering was heat treated under the conditions shown in Tables 2-1 and 2-2. Table 2-1 also lists the particle remanence σr and particle coercivity Hc of the first particle group and the second particle group. In Table 2-1, the "coating containing phosphoric acid" is expressed as the "phosphate coating".
〈実施例10〉
第二粒子群の粒子表面にリン酸を含有する被膜を形成しなかったこと以外、実施例9と同様に実施例10の試料を準備した。
Example 10
A sample of Example 10 was prepared in the same manner as in Example 9, except that a coating containing phosphoric acid was not formed on the particle surfaces of the second particle group.
《評価》
各試料について、密度及び磁気特性を測定した。密度は、アルキメデス法で測定した。磁気特性は振動試料型磁力計(VSM)を用いて測定した。実施例1、比較例3、及び比較例6の試料については、試料の断面を研磨し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、その研磨面を組織観察した。
"evaluation"
The density and magnetic properties of each sample were measured. The density was measured by the Archimedes method. The magnetic properties were measured using a vibrating sample magnetometer (VSM). For the samples of Example 1, Comparative Example 3, and Comparative Example 6, the cross section of the sample was polished, and the polished surface was subjected to structural observation using a scanning electron microscope (SEM).
評価結果を、表1-1~表1-2、表2-1~表2-2、及び図5~9に示す。図5は、d2/d1と密度の関係を示すグラフである。図6は、d2/d1と残留磁化Brの関係を示すグラフである。図7は、実施例1の試料のSEM像を示す。図8は、比較例3の試料のSEM像を示す。図9は、比較例6の試料のSEM像を示す。 The evaluation results are shown in Tables 1-1 to 1-2, Tables 2-1 to 2-2, and Figures 5 to 9. Figure 5 is a graph showing the relationship between d2 / d1 and density. Figure 6 is a graph showing the relationship between d2 / d1 and remanent magnetization Br. Figure 7 shows an SEM image of the sample of Example 1. Figure 8 shows an SEM image of the sample of Comparative Example 3. Figure 9 shows an SEM image of the sample of Comparative Example 6.
表1-1及び表1-2並びに図5及び図6に示すように、d1及びd2が所定の関係を満足し、かつ、第一粒子群の総体積:第二粒子群の総体積が所定の範囲である実施例1~8の試料は、密度が高く、その結果、残留磁化に優れることを理解できる。 As shown in Tables 1-1 and 1-2 and FIGS. 5 and 6, it can be seen that the samples of Examples 1 to 8 in which d1 and d2 satisfy a predetermined relationship and the total volume of the first particle group: the total volume of the second particle group is within a predetermined range have high density and, as a result, excellent residual magnetization.
一方、比較例1及び比較例2の試料においては、第一粒子群の総体積:第二粒子群の総体積が所定の範囲であっても、d2/d1が所定の関係を満足しないため、密度が低く、その結果、残留磁化が低い。比較例3~5の試料においては、d2/d1が所定の関係をみたすものの、第一粒子群の総体積:第二粒子群の総体積が所定の範囲でないため、密度が低く、その結果、残留磁化が低い。また、比較例6及び比較例7の試料においては、第一粒子群の粉末のみを用い、第二粒子群の粉末を用いなかったことから、密度が低く、その結果、残留磁化が低い。 On the other hand, in the samples of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, even if the total volume of the first particle group: the total volume of the second particle group is within a predetermined range, d2 / d1 does not satisfy the predetermined relationship, so the density is low and, as a result, the residual magnetization is low. In the samples of Comparative Examples 3 to 5, although d2 / d1 satisfies the predetermined relationship, the total volume of the first particle group: the total volume of the second particle group is not within a predetermined range, so the density is low and, as a result, the residual magnetization is low. In addition, in the samples of Comparative Example 6 and Comparative Example 7, only the powder of the first particle group was used, and no powder of the second particle group was used, so the density is low and, as a result, the residual magnetization is low.
また、例えば、実施例1の試料の密度が、比較例3及び比較例6の試料の密度よりも高いことは、実施例1の試料のSEM像(図7)の暗い部分(空隙)が、比較例3及び比較例6の試料のSEM像(図8及び図9)の暗い部分よりも少ないことからも理解できる。 For example, the density of the sample in Example 1 is higher than the densities of the samples in Comparative Example 3 and Comparative Example 6, which can be seen from the fact that the dark areas (voids) in the SEM image of the sample in Example 1 (Figure 7) are smaller than the dark areas in the SEM images of the samples in Comparative Example 3 and Comparative Example 6 (Figures 8 and 9).
実施例9及び実施例10については、d1及びd2が所定の関係を満足し、かつ、第一粒子群の総体積:第二粒子群の総体積が所定の範囲であるため、密度が高く、その結果、残留磁化に優れることを理解できる。また、実施例9では、第二粒子群の粒子表面にリン酸を含有する被膜を形成したのに対し、実施例10では、第二粒子群の粒子表面にリン酸を含有する被膜を形成しなかった。そのため、実施例10の試料と比較して、実施例9の試料は、120℃でのHkが大きく、高温での角形性に優れることを理解できる。 For Examples 9 and 10, d1 and d2 satisfy a predetermined relationship, and the total volume of the first particle group: the total volume of the second particle group is within a predetermined range, so that the density is high and, as a result, the residual magnetization is excellent. In addition, in Example 9, a coating containing phosphoric acid is formed on the particle surface of the second particle group, whereas in Example 10, a coating containing phosphoric acid is not formed on the particle surface of the second particle group. Therefore, it can be understood that the sample of Example 9 has a large Hk at 120 ° C. and is excellent in squareness at high temperatures compared to the sample of Example 10.
以上の結果から、本開示の希土類磁石の製造方法及びそれで得られる希土類磁石の効果を確認できた。 These results confirm the effectiveness of the disclosed method for producing rare earth magnets and the rare earth magnets obtained using the method.
10 SmFeN粉末粒子(磁性粒子)
11 第一粒子群
12 第二粒子群
20 改質材
30 改質相
100 本開示の製造方法で得た希土類磁石
200 従来の製造方法で得た希土類磁石
10 SmFeN powder particles (magnetic particles)
11
Claims (8)
金属亜鉛及び亜鉛合金の少なくともいずれかを含有する改質材粉末を準備すること、
前記磁性粉末と前記改質材粉末を混合して、混合粉末を得ること、
前記混合粉末を磁場中で圧縮成形して、磁場成形体を得ること、及び
前記磁場成形体を加圧焼結して、焼結体を得ること、
を含み、
前記磁性粉末が、第一粒子群及び第二粒子群を含み、
前記第一粒子群の粒度分布D50が、d1μmで表され、かつ、前記第二粒子群の粒度分布D50が、d2μmで表され、
前記d1及び前記d2が、0.350≦d2/d1≦0.500の関係を満足し、
前記第一粒子群の総体積と前記第二粒子群の総体積との比(前記第一粒子群の総体積:前記第二粒子群の総体積)が、9:1~4:1の範囲であり、
前記d 1 が3.0~3.7μmであり、かつ、
前記d 2 が1.4~1.8μmである、
希土類磁石の製造方法。 A magnetic powder is prepared, which contains Sm, Fe, and N and has a magnetic phase at least partly having a crystal structure of either Th 2 Zn 17 type or Th 2 Ni 17 type;
Preparing a modifier powder containing at least one of metallic zinc and a zinc alloy;
mixing the magnetic powder and the modifier powder to obtain a mixed powder;
Compressing and molding the mixed powder in a magnetic field to obtain a magnetically molded body; and pressure-sintering the magnetically molded body to obtain a sintered body.
Including,
the magnetic powder includes a first particle group and a second particle group,
The particle size distribution D50 of the first particle group is expressed in terms of d1 μm, and the particle size distribution D50 of the second particle group is expressed in terms of d2 μm;
The d1 and d2 satisfy the relationship of 0.350≦ d2 / d1 ≦0.500 ,
a ratio of a total volume of the first particle group to a total volume of the second particle group (total volume of the first particle group:total volume of the second particle group) is in the range of 9:1 to 4:1 ,
The d1 is 3.0 to 3.7 μm, and
The d2 is 1.4 to 1.8 μm;
A method for manufacturing rare earth magnets.
金属亜鉛及び亜鉛合金の少なくともいずれかを含有する改質材粉末を準備すること、
前記磁性粉末と前記改質材粉末を混合して、混合粉末を得ること、
前記混合粉末を磁場中で圧縮成形して、磁場成形体を得ること、及び
前記磁場成形体を加圧焼結して、焼結体を得ること、
を含み、
前記磁性粉末が、第一粒子群及び第二粒子群を含み、
前記第一粒子群の粒度分布D 50 が、d 1 μmで表され、かつ、前記第二粒子群の粒度分布D 50 が、d 2 μmで表され、
前記d 1 及び前記d 2 が、0.350≦d 2 /d 1 ≦0.500の関係を満足し、かつ
前記第一粒子群の総体積と前記第二粒子群の総体積との比(前記第一粒子群の総体積:前記第二粒子群の総体積)が、9:1~4:1の範囲である、希土類磁石の製造方法であって、
前記加圧焼結前に、予め、前記第二粒子群の粒子表面に、改質抑制被膜を形成すること、及び、
前記焼結体を熱処理して、前記第一粒子群の粒子表面の改質を進行させること、
をさらに含む、希土類磁石の製造方法。 A magnetic powder is prepared, which contains Sm, Fe, and N and has a magnetic phase at least partly having a crystal structure of either Th 2 Zn 17 type or Th 2 Ni 17 type;
Preparing a modifier powder containing at least one of metallic zinc and a zinc alloy;
mixing the magnetic powder and the modifier powder to obtain a mixed powder;
The mixed powder is compressed in a magnetic field to obtain a magnetically compacted body; and
sintering the magnetic field compact under pressure to obtain a sintered body;
Including,
the magnetic powder includes a first particle group and a second particle group,
The particle size distribution D50 of the first particle group is expressed in terms of d1 μm , and the particle size distribution D50 of the second particle group is expressed in terms of d2 μm ;
The d1 and d2 satisfy the relationship of 0.350≦d2 / d1 ≦ 0.500, and
A method for producing a rare earth magnet, wherein a ratio of a total volume of the first particle group to a total volume of the second particle group (total volume of the first particle group:total volume of the second particle group) is in the range of 9:1 to 4:1,
forming a modification-suppressing coating on the particle surfaces of the second particle group before the pressure sintering; and
heat-treating the sintered body to promote modification of the particle surfaces of the first particle group;
The method for producing a rare earth magnet further comprises:
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